JP2023034254A - Method for processing single crystal silicon wafer - Google Patents

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Abstract

To provide a wafer processing method capable of shortening processing time and reducing the probability of device breakage when a peeling layer is formed inside a wafer and then the wafer is separated with the peeling layer as a separation starting point.SOLUTION: A single crystal silicon wafer manufactured so that a specific crystal plane included in a crystal plane {100} (for example, crystal plane (100)) is exposed on each of the front and back surfaces of the wafer is irradiated with a laser beam along a first direction that is parallel to the specific crystal plane and forms an angle of 5° or less with respect to a specific crystal orientation included in a crystal orientation<100>(for example, crystal orientation [010]), thereby forming a peeling layer serving as a separation starting point between the front surface side and back surface side of the single crystal silicon wafer.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、単結晶シリコンウエーハの内部に剥離層を形成した後、この剥離層を分離起点として単結晶シリコンウエーハを分離する単結晶シリコンウエーハの加工方法に関する。 The present invention relates to a single crystal silicon wafer processing method for forming a separation layer inside a single crystal silicon wafer and then separating the single crystal silicon wafer using the separation layer as a separation starting point.

半導体デバイス(以下、単に「デバイス」ともいう。)のチップは、一般的に、円盤状の単結晶シリコンウエーハ(以下、単に「ウエーハ」ともいう。)を利用して製造される。具体的には、このウエーハは格子状に設定された分割予定ラインによって複数の領域に区画されており、各領域の表面側にはデバイスが形成されている。そして、このウエーハを分割予定ラインに沿って分割することによってチップが製造される。 Chips of semiconductor devices (hereinafter also simply referred to as "devices") are generally manufactured using disk-shaped single-crystal silicon wafers (hereinafter also simply referred to as "wafers"). Specifically, the wafer is partitioned into a plurality of regions by dividing lines set in a grid pattern, and devices are formed on the surface side of each region. Chips are manufactured by dividing this wafer along the planned division lines.

さらに、ウエーハには、複数のチップを含むパッケージの高集積化等を目的として、シリコン貫通電極(TSV(Through-Silicon Via))が設けられることがある。このパッケージにおいては、例えば、TSVを介して異なるチップに含まれる電極を電気的に接続することができる。 Further, a wafer may be provided with a through-silicon via (TSV) for the purpose of high integration of a package including a plurality of chips. In this package, for example, electrodes included in different chips can be electrically connected via TSVs.

TSVは、例えば、以下の順序でウエーハに設けられる。まず、ウエーハの表面側に溝を形成する。次いで、この溝にTSVを設ける。次いで、ウエーハの表面側を支持ウエーハに貼り合わせる。次いで、TSVがウエーハの裏面において露出するまで、ウエーハの裏面側を研削する。 For example, the TSVs are provided on the wafer in the following order. First, grooves are formed on the surface side of the wafer. This groove is then provided with a TSV. Next, the front side of the wafer is attached to the support wafer. The backside of the wafer is then ground until the TSVs are exposed on the backside of the wafer.

ここで、ウエーハにおいては、割れの防止等を目的として、その外周領域が面取りされていることが多い。そして、外周領域が面取りされたウエーハの裏面側をウエーハの厚さが半分以下になるまで研削すると、この外周領域の裏面側がナイフエッジのような形状になる。 Here, in many cases, the outer peripheral region of the wafer is chamfered for the purpose of preventing cracks. Then, when the back side of the wafer having the chamfered outer peripheral region is ground until the thickness of the wafer is reduced to half or less, the back side of the outer peripheral region is shaped like a knife edge.

この場合、ウエーハを研削中に外周領域の裏面側に応力が集中してウエーハが割れやすくなり、ウエーハから得られるチップの歩留まりが低下するおそれがある。そこで、このようなウエーハの裏面側の研削に先立って、外周領域の表面側の一部の除去(所謂エッジトリミング)を行うことが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In this case, stress is concentrated on the back surface side of the outer peripheral region during grinding of the wafer, making the wafer more likely to crack, which may reduce the yield of chips obtained from the wafer. Therefore, it has been proposed to remove a portion of the outer peripheral region on the front side (so-called edge trimming) prior to grinding the back side of the wafer (see, for example, Patent Document 1).

これにより、外周領域の裏面側の残部が研削によって除去された時点でウエーハの側面が表面及び裏面に概ね垂直になる。そのため、ウエーハの研削中に外周領域の裏面側において応力集中が生じることがなく、ウエーハが割れにくくなる。その結果、チップの歩留まりの低下を抑制することができる。 As a result, the side surfaces of the wafer are substantially perpendicular to the front and back surfaces when the remainder of the outer peripheral region on the back surface side is removed by grinding. Therefore, stress concentration does not occur on the back surface side of the outer peripheral region during grinding of the wafer, and the wafer is less likely to crack. As a result, a decrease in chip yield can be suppressed.

ただし、エッジトリミング後に、ウエーハの裏面においてTSVが露出するまでウエーハの裏面側を研削する場合、ウエーハの研削量が多くなり、このウエーハを研削するために必要な砥石の摩耗量が多くなる。この場合、このウエーハを用いて製造されるチップ又はパッケージのコストが増加し、また、その加工が長期化するおそれがある。 However, when grinding the back side of the wafer until the TSV is exposed on the back side of the wafer after edge trimming, the amount of grinding of the wafer increases, and the amount of wear of the grindstone required for grinding the wafer increases. In this case, the cost of chips or packages manufactured using this wafer may increase, and the processing thereof may take a long time.

この点に鑑み、形成される集光点がウエーハの内部に位置付けられ、かつ、ウエーハを透過する波長を有するレーザービームをウエーハに照射することによって、ウエーハの内部に剥離層を形成した後、この剥離層を分離起点としてウエーハを分離する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In view of this point, the focal point to be formed is positioned inside the wafer, and the wafer is irradiated with a laser beam having a wavelength that can pass through the wafer. A method of separating a wafer using a separation layer as a starting point of separation has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

この方法においては、まず、レーザービームを照射した時に乱反射が生じないウエーハの環状の第一の領域(端的には、面取りされている外周領域よりも内側の円環状の領域)に対してレーザービームを照射する。これにより、ウエーハのデバイスが形成されている領域と外周領域との間の分離起点となる剥離層(円筒状の剥離層)が形成される。 In this method, first, a laser beam is applied to a first ring-shaped region of the wafer where irregular reflection does not occur when irradiated with a laser beam (in other words, a ring-shaped region inside the chamfered outer peripheral region). to irradiate. As a result, a peeling layer (cylindrical peeling layer) serving as a separation starting point between the device-formed region and the peripheral region of the wafer is formed.

次いで、レーザービームを照射した時に乱反射が生じないウエーハの第二の領域(端的には、面取りされている外周領域よりも内側の円状の領域)に対してレーザービームを照射する。これにより、ウエーハの表面側と裏面側との間の分離起点となる剥離層(円盤状の剥離層)が形成される。 Next, the laser beam is applied to the second area of the wafer where irregular reflection does not occur when the laser beam is applied (in other words, the circular area inside the chamfered outer peripheral area). As a result, a peeling layer (disc-shaped peeling layer) serving as a separation starting point between the front surface side and the back surface side of the wafer is formed.

次いで、このウエーハに外力を付与することによって、円筒状の剥離層及び円盤状の剥離層においてウエーハを分離する。すなわち、ウエーハのデバイスが形成されている領域から外周領域が分離され、また、このウエーハの表面側から裏面側が分離される。 Then, by applying an external force to the wafer, the wafer is separated at the cylindrical release layer and the disk-shaped release layer. That is, the peripheral region of the wafer is separated from the region where the devices are formed, and the back side of the wafer is separated from the front side thereof.

このようにウエーハが分離される場合、ウエーハの裏面においてTSVが露出するまでに必要なウエーハの研削量を低減し、このウエーハを研削するために必要な砥石の摩耗量を少なくすることができる。その結果、このウエーハを用いて製造されるチップ又はパッケージのコストの増加を抑制し、また、ウエーハの研削に必要な時間を短縮することができる。 When the wafer is separated in this way, it is possible to reduce the grinding amount of the wafer required until the TSV is exposed on the back surface of the wafer, and reduce the wear amount of the grindstone required for grinding this wafer. As a result, an increase in the cost of chips or packages manufactured using this wafer can be suppressed, and the time required for grinding the wafer can be shortened.

特開2007-158239号公報JP 2007-158239 A 特開2020-136442号公報JP 2020-136442 A

上述した剥離層は、ウエーハを構成する単結晶シリコンの結晶構造が乱れた改質領域と、この改質領域から伸展する亀裂とによって構成される。具体的には、上述したレーザービームをウエーハに照射すると、このレーザービームの集光点を中心としてウエーハの内部に改質領域が形成される。また、この改質領域からは、ウエーハを構成する単結晶シリコンの所定の結晶面に沿って亀裂が伸展する。 The peeling layer described above is composed of a modified region in which the crystal structure of the single-crystal silicon constituting the wafer is disturbed, and cracks extending from the modified region. Specifically, when a wafer is irradiated with the laser beam described above, a modified region is formed inside the wafer centering on the focal point of the laser beam. Also, from this modified region, cracks extend along a predetermined crystal plane of the single-crystal silicon forming the wafer.

ここで、単結晶シリコンは、一般的に、結晶面{111}に含まれる特定の結晶面において最も劈開しやすい。例えば、表面及び裏面のそれぞれに結晶面{100}に含まれる特定の結晶面(例えば、結晶面(100))が露出するように製造されたウエーハに対して、結晶方位<110>に含まれる特定の結晶方位のうちウエーハの表面及び裏面のそれぞれにおいて露出する特定の結晶面に平行な結晶方位(例えば、結晶方位[011])に沿ってレーザービームを照射すると、改質領域から結晶面{111}に含まれる特定の結晶面(例えば、結晶面(111))に沿って伸展する亀裂が多く発生する。 Here, single crystal silicon is generally most easily cleaved in a specific crystal plane included in the crystal plane {111}. For example, for a wafer manufactured such that a specific crystal plane included in the crystal plane {100} (for example, the crystal plane (100)) is exposed on each of the front and back surfaces, the crystal orientation <110> When a laser beam is irradiated along a crystal orientation (for example, crystal orientation [011]) parallel to a specific crystal plane exposed on each of the front and back surfaces of a wafer among specific crystal orientations, the crystal plane { 111}, many cracks extending along a specific crystal plane (for example, the crystal plane (111)) are generated.

そして、単結晶シリコンの結晶面{100}に含まれる特定の結晶面(例えば、結晶面(100))と結晶面{111}に含まれる特定の結晶面(例えば、結晶面(111))とがなす鋭角の角度は、54.7°程度である。そのため、上述のようにレーザービームがウエーハに照射される場合には、ウエーハの表面又は裏面に対して54.7°程度傾いた方向に向かって改質領域から伸展する亀裂が多く発生する。 Then, a specific crystal plane included in the crystal plane {100} of single crystal silicon (for example, the crystal plane (100)) and a specific crystal plane included in the crystal plane {111} (for example, the crystal plane (111)) The acute angle formed by is about 54.7°. Therefore, when the wafer is irradiated with the laser beam as described above, many cracks extending from the modified region in a direction inclined by about 54.7° with respect to the front surface or the rear surface of the wafer are generated.

すなわち、このような亀裂が伸展する方向をウエーハの表面及び裏面に平行な成分(平行成分)及び垂直な成分(垂直成分)に分解すると、垂直成分が平行成分よりも大きくなる。そのため、上述のようにレーザービームをウエーハに照射することによって、ウエーハの表面側と裏面側との間の分離起点となる剥離層(円盤状の剥離層)を形成する場合には、以下の問題が生じるおそれがある。 That is, when the direction in which such cracks extend is decomposed into a component parallel (parallel component) and a component perpendicular (perpendicular component) to the front and back surfaces of the wafer, the perpendicular component becomes larger than the parallel component. Therefore, when a peeling layer (disc-shaped peeling layer) that serves as a separation starting point between the front side and the back side of the wafer is formed by irradiating the wafer with a laser beam as described above, the following problems arise. may occur.

まず、この場合には、亀裂が伸展する方向の平行成分が比較的小さいため、亀裂を介して隣接する改質領域を接続するために、隣接する改質領域の間隔を狭くする必要がある。そして、隣接する改質領域の間隔を狭くする場合には、円盤状の剥離層を形成するために必要な加工時間(レーザービームの照射時間)を長くする必要がある。 First, in this case, since the parallel component in the direction in which the crack extends is relatively small, it is necessary to narrow the interval between the adjacent modified regions in order to connect the adjacent modified regions through the crack. When narrowing the interval between the adjacent modified regions, it is necessary to lengthen the processing time (laser beam irradiation time) required to form the disk-shaped peeling layer.

また、この場合には、亀裂が伸展する方向の垂直成分が比較的大きいため、円盤状の剥離層からウエーハの表面側に向かって亀裂が伸展してデバイスが破損するおそれがある。なお、ウエーハの表面から十分に離隔した位置に円盤状の剥離層を形成することによってデバイスが破損する蓋然性を低減できるものの、この場合には、その後にウエーハを研削する際の研削量が増加してしまう。 Moreover, in this case, since the vertical component in the direction in which the crack extends is relatively large, the crack may extend from the disk-shaped release layer toward the surface side of the wafer and damage the device. Although the possibility of device damage can be reduced by forming a disk-shaped release layer at a position sufficiently separated from the surface of the wafer, in this case, the amount of grinding increases when the wafer is subsequently ground. end up

以上の点に鑑み、本発明の目的は、ウエーハの内部に剥離層を形成した後、この剥離層を分離起点としてウエーハを分離する際の加工時間を短縮するとともにデバイスが破損する蓋然性を低減できるウエーハの加工方法を提供することである。 In view of the above points, an object of the present invention is to shorten the processing time when separating the wafer using the peeling layer as a separation starting point after forming the peeling layer inside the wafer, and to reduce the probability of device damage. It is to provide a wafer processing method.

本発明によれば、表面及び裏面のそれぞれに結晶面{100}に含まれる特定の結晶面が露出するように製造され、かつ、該表面側に複数のデバイスが形成されるとともに外周領域が面取りされている単結晶シリコンウエーハに対して、形成される集光点が該単結晶シリコンウエーハの内部に位置付けられ、かつ、単結晶シリコンを透過する波長を有するレーザービームを照射することによって、該単結晶シリコンウエーハの内部に剥離層を形成した後、該剥離層を分離起点として該単結晶シリコンウエーハを分離する単結晶シリコンウエーハの加工方法であって、該単結晶シリコンウエーハの該表面側を支持ウエーハの表面側に貼り合わせる貼り合わせステップと、該単結晶シリコンウエーハの該外周領域よりも内側の環状の第一の領域に対して、該単結晶シリコンウエーハの該裏面側から該レーザービームを照射することによって、該単結晶シリコンウエーハの該複数のデバイスが形成されている領域と該外周領域との間の分離起点となる第一の剥離層を形成する第一の剥離層形成ステップと、該単結晶シリコンウエーハの該外周領域よりも内側の第二の領域に対して、該単結晶シリコンウエーハの該裏面側から該レーザービームを照射することによって、該単結晶シリコンウエーハの該表面側と該裏面側との間の分離起点となる第二の剥離層を形成する第二の剥離層形成ステップと、該貼り合わせステップ、該第一の剥離層形成ステップ及び該第二の剥離層形成ステップを実施した後、該単結晶シリコンウエーハに外力を付与することによって、該第一の剥離層及び該第二の剥離層を分離起点として該単結晶シリコンウエーハを分離する分離ステップと、を備え、該第二の剥離層形成ステップにおいては、該特定の結晶面と平行であり、かつ、結晶方位<100>に含まれる特定の結晶方位に対してなす角が5°以下である第一の方向に沿って該単結晶シリコンウエーハと該集光点とを相対的に移動させながら、該第二の領域に含まれる該第一の方向に沿った直線状の領域に該レーザービームを照射するレーザービーム照射ステップと、該特定の結晶面と平行であり、かつ、該第一の方向と直交する第二の方向に沿って、該レーザービームの照射によって該集光点が形成される該単結晶シリコンウエーハの内部の位置を移動させる割り出し送りステップと、を繰り返し実施することによって、該第二の剥離層が形成されるウエーハの加工方法が提供される。 According to the present invention, it is manufactured so that specific crystal planes included in the crystal plane {100} are exposed on each of the front surface and the back surface, and a plurality of devices are formed on the front surface side and the outer peripheral region is chamfered. By irradiating a single-crystal silicon wafer with a laser beam having a wavelength that passes through the single-crystal silicon, the focal point to be formed is positioned inside the single-crystal silicon wafer. A method for processing a single crystal silicon wafer comprising forming a separation layer inside the crystalline silicon wafer and then separating the single crystal silicon wafer using the separation layer as a starting point for separation, wherein the surface side of the single crystal silicon wafer is supported. a bonding step of bonding to the front side of the wafer; and irradiating the laser beam from the back side of the single crystal silicon wafer to a first ring-shaped region inside the outer peripheral region of the single crystal silicon wafer. a first separation layer forming step of forming a first separation layer serving as a separation starting point between the region of the single crystal silicon wafer where the plurality of devices are formed and the peripheral region; By irradiating the laser beam from the rear surface side of the single crystal silicon wafer to the second region inside the outer peripheral region of the single crystal silicon wafer, the front surface side of the single crystal silicon wafer and the laser beam are irradiated. A second release layer forming step for forming a second release layer that serves as a starting point for separation from the back side, the bonding step, the first release layer forming step, and the second release layer forming step a separating step of separating the single crystal silicon wafer with the first separation layer and the second separation layer as starting points of separation by applying an external force to the single crystal silicon wafer after performing the separation step; In the second release layer forming step, in a first direction parallel to the specific crystal plane and forming an angle of 5° or less with respect to a specific crystal orientation included in the crystal orientation <100> A laser beam that irradiates a linear region along the first direction included in the second region with the laser beam while relatively moving the single crystal silicon wafer and the focal point along the an irradiating step, and the single crystal silicon in which the focal point is formed by the irradiation of the laser beam along a second direction parallel to the specific crystal plane and orthogonal to the first direction. The second release layer is formed by repeatedly performing an indexing step of moving the position inside the wafer. A method for processing a wafer is provided.

さらに、該第一の剥離層形成ステップは、該第二の剥離層形成ステップを実施する前に実施されることが好ましい。 Further, the first release layer forming step is preferably performed before performing the second release layer forming step.

また、該第二の領域は、該第一の領域よりも内側に位置することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the second region is located inside the first region.

また、該第一の剥離層形成ステップにおいては、該単結晶シリコンウエーハの該裏面に至らないように該第一の剥離層が形成されることが好ましい。 Moreover, in the first peeling layer forming step, it is preferable that the first peeling layer is formed so as not to reach the back surface of the single crystal silicon wafer.

また、該第一の剥離層形成ステップにおいては、形成される該集光点が該外周領域に近くなるほど該単結晶シリコンウエーハの該表面に近くなるように該レーザービームを照射することによって、第一の底面が該単結晶シリコンウエーハの該表面側に位置し、かつ、該第一の底面よりも直径が短い第二の底面が該単結晶シリコンウエーハの内部に位置する円錐台の側面に沿うような該第二の剥離層が形成されることが好ましい。 Further, in the first peeling layer forming step, the laser beam is irradiated so that the formed focal point is closer to the surface of the single crystal silicon wafer as it is closer to the outer peripheral region. One bottom surface is located on the surface side of the single crystal silicon wafer, and a second bottom surface having a smaller diameter than the first bottom surface is along the side surface of the truncated cone located inside the single crystal silicon wafer. Preferably, the second release layer is formed as follows.

本発明においては、表面及び裏面のそれぞれに結晶面{100}に含まれる特定の結晶面(例えば、結晶面(100))が露出するように製造された単結晶シリコンウエーハに対して、当該特定の結晶面に平行であり、かつ、結晶方位<100>に含まれる特定の結晶方位(例えば、結晶方位[010])に対してなす角が5°以下である第1方向に沿ってレーザービームを照射することによって、単結晶シリコンウエーハの表面側と裏面側との間の分離起点となる剥離層(第二の剥離層)が形成される。 In the present invention, a single crystal silicon wafer manufactured such that a specific crystal plane (for example, a crystal plane (100)) included in the crystal plane {100} is exposed on each of the front surface and the rear surface, and the specific and making an angle of 5° or less with respect to a specific crystal orientation (e.g., crystal orientation [010]) included in the crystal orientation <100> By irradiating with , a peeling layer (second peeling layer) that serves as a separation starting point between the front side and the back side of the single crystal silicon wafer is formed.

この場合、改質領域から伸展する亀裂は、結晶面{111}に含まれる特定の結晶面(例えば、結晶面(111))に沿うものよりも、結晶面{n10}(nは、10以下の自然数)に含まれる特定の結晶面(例えば、結晶面(101))に沿うものが多くなる。そして、結晶面{100}に含まれる特定の結晶面と結晶面{n10}に含まれる特定の結晶面とがなす鋭角の角度は、45°以下である。 In this case, the crack extending from the modified region is more likely to be along the crystal plane {n10} (n is 10 or less) than along a specific crystal plane included in the crystal plane {111} (for example, the crystal plane (111)). (natural number of )) along a specific crystal plane (for example, the crystal plane (101)). The acute angle formed by the specific crystal plane included in the crystal plane {100} and the specific crystal plane included in the crystal plane {n10} is 45° or less.

そのため、本発明においては、表面及び裏面のそれぞれに結晶面{100}に含まれる特定の結晶面が露出するように製造された単結晶シリコンウエーハに対して、当該特定の結晶面に平行であり、かつ、結晶方位<110>に含まれる特定の結晶方位(例えば、結晶方位[011])に沿ってレーザービームを照射することによって第二の剥離層が形成されるような場合と比較して、亀裂が伸展する方向のウエーハの表面及び裏面に平行な成分(平行成分)が大きくなり、また、垂直な成分(垂直成分)が小さくなる。 Therefore, in the present invention, a single crystal silicon wafer manufactured so that a specific crystal plane included in the crystal plane {100} is exposed on each of the front surface and the back surface is parallel to the specific crystal plane. And, compared to the case where the second release layer is formed by irradiating a laser beam along a specific crystal orientation (for example, crystal orientation [011]) included in the crystal orientation <110> , the component parallel to the front and back surfaces of the wafer in the direction in which the crack extends (parallel component) increases, and the component perpendicular to it (perpendicular component) decreases.

これにより、本発明においては、亀裂が伸展する方向の平行成分が大きくなるため、隣接する改質領域の間隔を長くすることができる。その結果、割り出し送りステップにおける移動距離(インデックス)を長くすることができ、ウエーハの表面側と裏面側との間の分離起点となる剥離層を形成するために必要な加工時間(レーザービームの照射時間)を短縮することができる。 As a result, in the present invention, the parallel component in the direction in which the crack extends increases, so the interval between adjacent modified regions can be lengthened. As a result, the movement distance (index) in the indexing feed step can be lengthened, and the processing time (laser beam irradiation time) can be shortened.

また、本発明においては、亀裂が伸展する方向の垂直成分が小さくなるため、この剥離層からウエーハの表面側に向かって亀裂が伸展しにくくなる。その結果、ウエーハの表面側と裏面側とを分離する際に、デバイスが破損する蓋然性を低減できる。 In addition, in the present invention, since the vertical component in the direction in which cracks extend is small, cracks are less likely to extend from the peel layer toward the surface side of the wafer. As a result, it is possible to reduce the probability that the device will be damaged when separating the front side and the back side of the wafer.

図1(A)は、ウエーハの一例を模式的に示す上面図であり、図1(B)は、ウエーハの一例を模式的に示す断面図である。FIG. 1A is a top view schematically showing an example of a wafer, and FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing an example of a wafer. 図2は、ウエーハの加工方法の一例を模式的に示すフローチャートである。FIG. 2 is a flow chart schematically showing an example of a wafer processing method. 図3は、ウエーハの表面側を支持ウエーハの表面側に貼り合わせる様子を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing how the front side of the wafer is attached to the front side of the support wafer. 図4は、レーザー加工装置の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view schematically showing an example of a laser processing apparatus. 図5は、レーザービーム照射ユニットにおいてレーザービームが進行する様子を模式的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing how a laser beam travels in a laser beam irradiation unit. 図6は、回転するウエーハにレーザービームを照射する様子を模式的に示す一部断面側面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional side view schematically showing how a rotating wafer is irradiated with a laser beam. 図7は、第二の剥離層形成ステップの一例を模式的に示すフローチャートである。FIG. 7 is a flow chart schematically showing an example of the second release layer forming step. 図8は、X軸方向に沿って移動するウエーハにレーザービームを照射する様子を模式的に示す一部断面側面図である。FIG. 8 is a partial cross-sectional side view schematically showing how a wafer moving along the X-axis direction is irradiated with a laser beam. 図9は、インゴットの内部に形成される隣接する剥離層を模式的に示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing adjacent release layers formed inside the ingot. 図10(A)及び図10(B)のそれぞれは、ウエーハを分離する様子を模式的に示す一部断面側面図である。Each of FIGS. 10A and 10B is a partial cross-sectional side view schematically showing how the wafer is separated. 図11は、回転するウエーハにレーザービームを照射する様子を模式的に示す一部断面側面図である。FIG. 11 is a partial cross-sectional side view schematically showing how a rotating wafer is irradiated with a laser beam. 図12は、それぞれが異なる結晶方位に沿った直線状の領域にレーザービームを照射した時にウエーハの内部に形成される剥離層の幅を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the width of the peeling layer formed inside the wafer when linear regions along different crystal orientations are irradiated with laser beams. 図13は、ウエーハの変形例を模式的に示す上面図である。FIG. 13 is a top view schematically showing a modification of the wafer. 図14(A)及び図14(B)のそれぞれは、ウエーハの複数のデバイスが形成されている領域と外周領域とを分離する様子を模式的に示す一部断面側面図である。Each of FIGS. 14A and 14B is a partial cross-sectional side view schematically showing how a region in which a plurality of devices are formed and a peripheral region of a wafer are separated. 図15(A)及び図15(B)のそれぞれは、ウエーハの表面側と裏面側とを分離する様子を模式的に示す一部断面側面図である。Each of FIGS. 15A and 15B is a partial cross-sectional side view schematically showing how the front side and the back side of the wafer are separated.

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図1(A)は、ウエーハ(単結晶シリコンウエーハ)の一例を模式的に示す上面図であり、図1(B)は、ウエーハ(単結晶シリコンウエーハ)の一例を模式的に示す断面図である。なお、図1(A)においては、このウエーハを構成する単結晶シリコンの結晶方位も示されている。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1A is a top view schematically showing an example of a wafer (single crystal silicon wafer), and FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing an example of a wafer (single crystal silicon wafer). be. Note that FIG. 1A also shows the crystal orientation of the single-crystal silicon forming this wafer.

図1(A)及び図1(B)に示されるウエーハ11は、結晶面{100}に含まれる特定の結晶面(ここでは、便宜上、結晶面(100)とする。)が表面11a及び裏面11bのそれぞれにおいて露出する円柱状の単結晶シリコンからなる。すなわち、このウエーハ11は、表面11a及び裏面11bのそれぞれの垂線(結晶軸)が結晶方位[100]に沿う円柱状の単結晶シリコンからなる。 The wafer 11 shown in FIGS. 1(A) and 1(B) has a specific crystal plane included in the crystal plane {100} (here, for convenience, the crystal plane (100)) is a front surface 11a and a back surface. 11b is made of cylindrical single-crystal silicon exposed. That is, the wafer 11 is made of columnar single-crystal silicon in which the perpendiculars (crystal axes) to the front surface 11a and the back surface 11b are along the crystal orientation [100].

なお、ウエーハ11は、表面11a及び裏面11bのそれぞれに結晶面(100)が露出するように製造されるものの、製造時の加工誤差等に起因して、その表面11a及び裏面11bのそれぞれが結晶面(100)から僅かに傾いた面となっていてもよい。具体的には、ウエーハ11の表面11a及び裏面11bのそれぞれは、結晶面(100)との間で形成される鋭角の角度が1°以下の面であってもよい。 The wafer 11 is manufactured so that the crystal plane (100) is exposed on each of the front surface 11a and the back surface 11b. The surface may be slightly inclined from the surface (100). Specifically, each of the front surface 11a and the back surface 11b of the wafer 11 may be a plane having an acute angle of 1° or less with the crystal plane (100).

すなわち、ウエーハ11の結晶軸は、結晶方位[100]との間で形成される鋭角の角度が1°以下の方向に沿っていてもよい。また、ウエーハ11の側面11cにはノッチ13が形成されており、このノッチ13からみて結晶方位<110>に含まれる特定の結晶面(ここでは、便宜上、結晶方位[011]とする。)にウエーハ11の中心が位置する。 That is, the crystal axis of the wafer 11 may be along a direction with an acute angle of 1° or less with respect to the [100] crystal orientation. In addition, a notch 13 is formed in the side surface 11c of the wafer 11, and a specific crystal plane included in the crystal orientation <110> viewed from the notch 13 (here, for convenience, the crystal orientation is [011]). The center of the wafer 11 is located.

さらに、ウエーハ11は、互いに交差する複数の分割予定ラインで複数の領域に区画されており、各領域の表面11a側には、IC(Integrated Circuit)及びLSI(Large Scale Integration)、半導体メモリ又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等のデバイス15が形成されている。 Further, the wafer 11 is partitioned into a plurality of regions by a plurality of dividing lines crossing each other, and ICs (Integrated Circuits) and LSIs (Large Scale Integration), semiconductor memories or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) A device 15 such as an image sensor is formed.

さらに、ウエーハ11の表面11a側には、TSVが設けられる溝が形成されていてもよい。また、ウエーハ11の外周領域は、面取りされている。すなわち、ウエーハ11の側面11cは、外側に凸になるように湾曲している。なお、ウエーハ11の外周領域には、デバイス15が形成されていない。すなわち、ウエーハ11の複数のデバイス15が形成されている領域は、その外周領域に囲まれている。 Further, grooves in which TSVs are provided may be formed on the surface 11a side of the wafer 11 . Also, the outer peripheral region of the wafer 11 is chamfered. That is, the side surface 11c of the wafer 11 is curved so as to protrude outward. Note that the device 15 is not formed in the outer peripheral region of the wafer 11 . That is, the area of the wafer 11 where the devices 15 are formed is surrounded by the outer peripheral area.

図2は、ウエーハの加工方法の一例を模式的に示すフローチャートである。端的には、この方法においては、形成される集光点がウエーハ11の内部に位置付けられ、かつ、ウエーハ11を透過する波長を有するレーザービームをウエーハ11に照射することによって、ウエーハ11の内部に剥離層を形成した後、この剥離層を分離起点としてウエーハ11を分離する。 FIG. 2 is a flow chart schematically showing an example of a wafer processing method. Briefly, in this method, the formed focal point is positioned inside the wafer 11, and the wafer 11 is irradiated with a laser beam having a wavelength that passes through the wafer 11, so that the laser beam is irradiated inside the wafer 11. After the separation layer is formed, the wafer 11 is separated using this separation layer as a separation starting point.

具体的には、この方法においては、まず、ウエーハ11の表面11a側を支持ウエーハの表面側に貼り合わせる(貼り合わせステップ:S1)。図3は、ウエーハ11の表面11a側を支持ウエーハの表面側に貼り合わせる様子を模式的に示す断面図である。なお、ウエーハ11と貼り合わせられる支持ウエーハ17は、例えば、ウエーハ11と同様の形状を有する。 Specifically, in this method, first, the front surface 11a side of the wafer 11 is bonded to the front surface side of the support wafer (bonding step: S1). FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing how the front surface 11a side of the wafer 11 is attached to the front surface side of the support wafer. A support wafer 17 to be bonded to the wafer 11 has the same shape as the wafer 11, for example.

この支持ウエーハ17は、ウエーハ11と同様に、単結晶シリコンからなっていてもよく、また、その表面17a側には複数のデバイスが形成されていてもよい。また、支持ウエーハ17の表面17aには、例えば、アクリル系接着剤又はエポキシ系接着剤等の接着剤19が設けられている。 This support wafer 17 may be made of single crystal silicon, like the wafer 11, and may have a plurality of devices formed on its front surface 17a. Further, the surface 17a of the support wafer 17 is provided with an adhesive 19 such as an acrylic adhesive or an epoxy adhesive.

そして、貼り合わせステップ(S1)においては、支持ウエーハ17の裏面17b側を支持した状態で、接着剤19を介して、ウエーハ11の表面11aを支持ウエーハ17の表面17aに押し当てる。これにより、ウエーハ11の表面11a側が支持ウエーハ17の表面17a側に貼り合わせられた貼り合わせウエーハが形成される。 Then, in the bonding step ( S<b>1 ), the front surface 11 a of the wafer 11 is pressed against the front surface 17 a of the support wafer 17 via the adhesive 19 while supporting the back surface 17 b side of the support wafer 17 . As a result, a bonded wafer in which the surface 11a side of the wafer 11 is bonded to the surface 17a side of the support wafer 17 is formed.

次いで、レーザー加工装置を利用して、ウエーハ11の内部に剥離層を形成する。図4は、ウエーハ11の内部に剥離層を形成するために利用されるレーザー加工装置の一例を模式的に示す斜視図である。なお、図4に示されるX軸方向(左右方向)及びY軸方向(前後方向)は、水平面上において互いに直交する方向であり、また、Z軸方向(上下方向)は、X軸方向及びY軸方向のそれぞれに直交する方向(鉛直方向)である。 Next, a release layer is formed inside the wafer 11 using a laser processing apparatus. FIG. 4 is a perspective view schematically showing an example of a laser processing apparatus used for forming a release layer inside the wafer 11. As shown in FIG. Note that the X-axis direction (horizontal direction) and the Y-axis direction (front-rear direction) shown in FIG. It is a direction (vertical direction) orthogonal to each of the axial directions.

図4に示されるレーザー加工装置2は、各構成要素を支持する基台4を有する。この基台4の上面には、水平移動機構6が配置されている。そして、水平移動機構6は、基台4の上面に固定され、かつ、Y軸方向に沿って延在する一対のY軸ガイドレール8を有する。 A laser processing apparatus 2 shown in FIG. 4 has a base 4 that supports each component. A horizontal movement mechanism 6 is arranged on the upper surface of the base 4 . The horizontal movement mechanism 6 has a pair of Y-axis guide rails 8 fixed to the upper surface of the base 4 and extending along the Y-axis direction.

一対のY軸ガイドレール8の上面側には、一対のY軸ガイドレール8に沿ってスライド可能な態様でY軸移動プレート10が連結されている。また、一対のY軸ガイドレール8の間には、Y軸方向に沿って延在するねじ軸12が配置されている。このねじ軸12の前端部(一端部)には、ねじ軸12を回転させるためのモータ14が連結されている。 A Y-axis moving plate 10 is connected to the upper surface side of the pair of Y-axis guide rails 8 so as to be slidable along the pair of Y-axis guide rails 8 . A screw shaft 12 extending along the Y-axis direction is arranged between the pair of Y-axis guide rails 8 . A motor 14 for rotating the screw shaft 12 is connected to the front end (one end) of the screw shaft 12 .

また、ねじ軸12の螺旋状の溝が形成された表面には、回転するねじ軸12の表面を転がるボールを収容するナット部(不図示)が設けられ、ボールねじが構成されている。すなわち、ねじ軸12が回転するとボールがナット部内を循環してナット部がY軸方向に沿って移動する。 A nut portion (not shown) for accommodating balls rolling on the surface of the rotating screw shaft 12 is provided on the surface of the screw shaft 12 on which the spiral grooves are formed, thereby forming a ball screw. That is, when the screw shaft 12 rotates, the balls circulate in the nut portion and the nut portion moves along the Y-axis direction.

さらに、このナット部は、Y軸移動プレート10の下面側に固定されている。そのため、モータ14でねじ軸12を回転させれば、ナット部とともにY軸移動プレート10がY軸方向に沿って移動する。また、Y軸移動プレート10の上面には、X軸方向に沿って延在する一対のX軸ガイドレール16が固定されている。 Furthermore, this nut portion is fixed to the lower surface side of the Y-axis moving plate 10 . Therefore, when the screw shaft 12 is rotated by the motor 14, the Y-axis moving plate 10 moves along the Y-axis direction together with the nut portion. A pair of X-axis guide rails 16 extending along the X-axis direction are fixed to the upper surface of the Y-axis moving plate 10 .

一対のX軸ガイドレール16の上面側には、一対のX軸ガイドレール16に沿ってスライド可能な態様でX軸移動プレート18が連結されている。また、一対のX軸ガイドレール16の間には、X軸方向に沿って延在するねじ軸20が配置されている。このねじ軸20の一端部には、ねじ軸20を回転させるためのモータ22が連結されている。 An X-axis moving plate 18 is connected to the upper surface side of the pair of X-axis guide rails 16 in a manner slidable along the pair of X-axis guide rails 16 . A screw shaft 20 extending along the X-axis direction is arranged between the pair of X-axis guide rails 16 . A motor 22 for rotating the screw shaft 20 is connected to one end of the screw shaft 20 .

また、ねじ軸20の螺旋状の溝が形成された表面には、回転するねじ軸20の表面を転がるボールを収容するナット部(不図示)が設けられ、ボールねじが構成されている。すなわち、ねじ軸20が回転するとボールがナット部内を循環してナット部がX軸方向に沿って移動する。 A nut portion (not shown) for accommodating balls rolling on the surface of the rotating screw shaft 20 is provided on the surface of the screw shaft 20 where the helical groove is formed, thereby forming a ball screw. That is, when the screw shaft 20 rotates, the balls circulate in the nut portion and the nut portion moves along the X-axis direction.

さらに、このナット部は、X軸移動プレート18の下面側に固定されている。そのため、モータ22でねじ軸20を回転させれば、ナット部とともにX軸移動プレート18がX軸方向に沿って移動する。 Furthermore, this nut portion is fixed to the lower surface side of the X-axis moving plate 18 . Therefore, when the screw shaft 20 is rotated by the motor 22, the X-axis moving plate 18 moves along the X-axis direction together with the nut portion.

X軸移動プレート18の上面側には、円柱状のテーブル基台24が配置されている。このテーブル基台24の上部には、上述した貼り合わせウエーハを保持する保持テーブル26が配置されている。この保持テーブル26は、例えば、X軸方向及びY軸方向に対して平行な円状の上面(保持面)を有し、この保持面においてはポーラス板26aが露出している。 A columnar table base 24 is arranged on the upper surface side of the X-axis movement plate 18 . A holding table 26 for holding the above-described bonded wafer is arranged above the table base 24 . The holding table 26 has, for example, a circular upper surface (holding surface) parallel to the X-axis direction and the Y-axis direction, and the porous plate 26a is exposed on this holding surface.

また、テーブル基台24の下部には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。そして、この回転駆動源が動作すると、保持テーブル26は、保持面の中心を通り、かつ、Z軸方向に平行な直線を回転軸として回転する。また、上述した水平移動機構6が動作すると、保持テーブル26は、X軸方向及び/又はY軸方向に沿って移動する。 A rotary drive source (not shown) such as a motor is connected to the lower portion of the table base 24 . When the rotary drive source operates, the holding table 26 rotates about a straight line passing through the center of the holding surface and parallel to the Z-axis direction as a rotation axis. Moreover, when the above-described horizontal movement mechanism 6 operates, the holding table 26 moves along the X-axis direction and/or the Y-axis direction.

さらに、ポーラス板26aは、保持テーブル26の内部に設けられた流路等を介して真空ポンプ等の吸引源(不図示)と連通している。そして、この吸引源が動作すると、保持テーブル26の保持面近傍の空間に負圧が生じる。 Furthermore, the porous plate 26a communicates with a suction source (not shown) such as a vacuum pump through a channel or the like provided inside the holding table 26. As shown in FIG. When this suction source operates, a negative pressure is generated in the space near the holding surface of the holding table 26 .

また、基台4の後方の領域上には、Y軸方向及びZ軸方向に対して概ね平行な側面を有する支持構造30が設けられている。この支持構造30の側面には、鉛直移動機構32が配置されている。そして、鉛直移動機構32は、支持構造30の側面に固定され、かつ、Z軸方向に沿って延在する一対のZ軸ガイドレール34を有する。 A support structure 30 having side surfaces substantially parallel to the Y-axis direction and the Z-axis direction is provided on the area behind the base 4 . A vertical movement mechanism 32 is arranged on the side surface of the support structure 30 . The vertical movement mechanism 32 has a pair of Z-axis guide rails 34 fixed to the side surface of the support structure 30 and extending along the Z-axis direction.

一対のZ軸ガイドレール34の表面側には、一対のZ軸ガイドレール34に沿ってスライド可能な態様でZ軸移動プレート36が連結されている。また、一対のZ軸ガイドレール34の間には、Z軸方向に沿って延在するねじ軸(不図示)が配置されている。このねじ軸の上端部(一端部)には、ねじ軸を回転させるためのモータ38が連結されている。 A Z-axis movement plate 36 is connected to the surface side of the pair of Z-axis guide rails 34 in a manner slidable along the pair of Z-axis guide rails 34 . A screw shaft (not shown) extending along the Z-axis direction is arranged between the pair of Z-axis guide rails 34 . A motor 38 for rotating the screw shaft is connected to the upper end (one end) of the screw shaft.

また、ねじ軸の螺旋状の溝が形成された表面には、回転するねじ軸の表面を転がるボールを収容するナット部(不図示)が設けられ、ボールねじが構成されている。すなわち、このねじ軸が回転するとボールがナット部内を循環してナット部がZ軸方向に沿って移動する。 A nut portion (not shown) for accommodating balls rolling on the surface of the rotating screw shaft is provided on the surface of the screw shaft on which the helical groove is formed, thereby forming a ball screw. That is, when the screw shaft rotates, the balls circulate in the nut portion and the nut portion moves along the Z-axis direction.

さらに、このナット部は、Z軸移動プレート36の裏面側に固定されている。そのため、モータ38で一対のZ軸ガイドレール34の間に配置されているねじ軸を回転させれば、ナット部とともにZ軸移動プレート36がZ軸方向に沿って移動する。 Furthermore, this nut portion is fixed to the back side of the Z-axis moving plate 36 . Therefore, when the screw shaft arranged between the pair of Z-axis guide rails 34 is rotated by the motor 38, the Z-axis moving plate 36 moves along the Z-axis direction together with the nut portion.

Z軸移動プレート36の表面側には、支持具40が固定されている。この支持具40は、レーザービーム照射ユニット42の一部を支持する。図5は、レーザービーム照射ユニット42においてレーザービームLBが進行する様子を模式的に示す図である。なお、図5においては、レーザービーム照射ユニット42の構成要素の一部が機能ブロックで示されている。 A support 40 is fixed to the surface side of the Z-axis moving plate 36 . This support 40 supports a part of the laser beam irradiation unit 42 . FIG. 5 is a diagram schematically showing how the laser beam LB travels in the laser beam irradiation unit 42. As shown in FIG. 5, some of the constituent elements of the laser beam irradiation unit 42 are shown as functional blocks.

レーザービーム照射ユニット42は、基台4に固定されたレーザー発振器44を有する。このレーザー発振器44は、例えば、レーザー媒質としてNd:YAG等を有し、ウエーハ11を透過する波長(例えば、1342nm)のレーザービームLBを出射する。このレーザービームLBは、例えば、周波数が60kHzのパルスレーザービームである。 The laser beam irradiation unit 42 has a laser oscillator 44 fixed to the base 4 . The laser oscillator 44 has, for example, Nd:YAG as a laser medium, and emits a laser beam LB having a wavelength (for example, 1342 nm) that passes through the wafer 11 . This laser beam LB is, for example, a pulsed laser beam with a frequency of 60 kHz.

そして、レーザービームLBは、その出力が減衰器46において調整された後、空間光変調器48に供給される。この空間光変調器48においては、レーザービームLBが分岐される。例えば、空間光変調器48は、後述する照射ヘッド52から出射されるレーザービームLBがX軸方向及びY軸方向に平行な平面(XY座標平面)における位置(座標)及び/又はZ軸方向における位置(高さ)が互いに異なる複数の集光点を形成するように、減衰器46において調整されたレーザービームLBを分岐する。 The laser beam LB is then supplied to the spatial light modulator 48 after its output has been adjusted in the attenuator 46 . The spatial light modulator 48 splits the laser beam LB. For example, the spatial light modulator 48 determines the position (coordinates) of the laser beam LB emitted from the irradiation head 52 (to be described later) on a plane (XY coordinate plane) parallel to the X-axis direction and the Y-axis direction and/or The laser beam LB adjusted in the attenuator 46 is branched so as to form a plurality of condensing points with mutually different positions (heights).

また、空間光変調器48において分岐されたレーザービームLBは、ミラー50によって反射されて照射ヘッド52へと導かれる。この照射ヘッド52には、レーザービームLBを集光する集光レンズ(不図示)等が収容されている。そして、この集光レンズで集光されたレーザービームLBは、保持テーブル26の保持面側に出射される。 Also, the laser beam LB branched by the spatial light modulator 48 is reflected by the mirror 50 and guided to the irradiation head 52 . The irradiation head 52 houses a condensing lens (not shown) for condensing the laser beam LB. Then, the laser beam LB condensed by this condensing lens is emitted to the holding surface side of the holding table 26 .

なお、図4に示されるように、照射ヘッド52は、円柱状のハウジング54の前端部に設けられている。そして、このハウジング54の後側の側面には、支持具40が固定されている。さらに、このハウジング54の前側の側面には、撮像ユニット56が固定されている。 As shown in FIG. 4, the irradiation head 52 is provided at the front end of a cylindrical housing 54. As shown in FIG. A support 40 is fixed to the rear side surface of the housing 54 . Furthermore, an imaging unit 56 is fixed to the front side surface of the housing 54 .

この撮像ユニット56は、例えば、LED(Light Emitting Diode)等の光源と、対物レンズと、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ又はCMOSイメージセンサ等の撮像素子とを有する。 The imaging unit 56 has, for example, a light source such as an LED (Light Emitting Diode), an objective lens, and an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS image sensor.

そして、上述した鉛直移動機構32が動作すると、レーザービーム照射ユニット42及び撮像ユニット56は、Z軸方向に沿って移動する。さらに、基台4上には、上述した構成要素を覆うカバー(不図示)が設けられている。このカバーの前面には、タッチパネル58が配置されている。 Then, when the vertical movement mechanism 32 described above operates, the laser beam irradiation unit 42 and the imaging unit 56 move along the Z-axis direction. Furthermore, a cover (not shown) is provided on the base 4 to cover the components described above. A touch panel 58 is arranged on the front surface of this cover.

このタッチパネル58は、例えば、静電容量方式又は抵抗膜方式のタッチセンサ等の入力装置と、液晶ディスプレイ又は有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等の表示装置とによって構成され、ユーザインターフェースとして機能する。 The touch panel 58 includes, for example, an input device such as a capacitive or resistive touch sensor and a display device such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro Luminescence) display, and functions as a user interface.

レーザー加工装置2を利用して、ウエーハ11の内部に剥離層を形成する際には、まず、保持テーブル26の保持面の中心と支持ウエーハ17の裏面17bの中心とを一致させるように貼り合わせウエーハを保持テーブル26に載置する。次いで、貼り合わせウエーハが保持テーブル26によって保持されるように、保持テーブル26と連通する吸引源を動作させる。 When forming the release layer inside the wafer 11 using the laser processing apparatus 2, first, the center of the holding surface of the holding table 26 and the center of the back surface 17b of the support wafer 17 are aligned so that they are bonded together. A wafer is placed on the holding table 26 . A suction source communicating with the holding table 26 is then operated such that the bonded wafer is held by the holding table 26 .

次いで、撮像ユニット56が貼り合わせウエーハのウエーハ11の裏面11b側を撮像して画像を形成する。次いで、この画像を参照して、レーザービーム照射ユニット42の照射ヘッド52がウエーハ11の外周領域よりも僅かに内側の領域の真上に位置付けられるように水平移動機構6を動作させる。 Next, the imaging unit 56 images the rear surface 11b side of the wafer 11 of the bonded wafer to form an image. Next, referring to this image, the horizontal movement mechanism 6 is operated so that the irradiation head 52 of the laser beam irradiation unit 42 is positioned just above the area slightly inside the outer peripheral area of the wafer 11 .

また、この画像を参照して、保持テーブル26を回転させてウエーハ11を構成する単結晶シリコンの結晶方位[010]がX軸方向に平行になり、かつ、結晶方位[001]がY軸方向に平行になるように、テーブル基台24の下部に連結されている回転駆動源を動作させてもよい。 Further, referring to this image, the holding table 26 is rotated so that the crystal orientation [010] of the single crystal silicon constituting the wafer 11 becomes parallel to the X-axis direction, and the crystal orientation [001] becomes parallel to the Y-axis direction. A rotary drive source connected to the lower portion of the table base 24 may be operated so as to be parallel to .

次いで、ウエーハ11の外周領域よりも内側の環状の第一の領域に対してレーザービームLBを照射することによって、ウエーハ11の複数のデバイス15が形成されている領域と外周領域との間の分離起点となる第一の剥離層を形成する(第一の剥離層形成ステップ:S2)。 Next, by irradiating the laser beam LB to the annular first region inside the outer peripheral region of the wafer 11, the region where the plurality of devices 15 are formed and the outer peripheral region of the wafer 11 are separated. A first release layer serving as a starting point is formed (first release layer forming step: S2).

この第一の剥離層形成ステップ(S2)においては、ウエーハ11の外周領域よりも内側の環状の第一の領域にレーザービームLBを照射した状態で、支持ウエーハ17を介してウエーハ11を保持する保持テーブル26を回転させる。図6は、回転するウエーハ11にレーザービームLBを照射する様子を模式的に示す一部断面側面図である。 In this first release layer forming step (S2), the wafer 11 is held via the support wafer 17 while the laser beam LB is applied to the annular first region inside the outer peripheral region of the wafer 11. The holding table 26 is rotated. FIG. 6 is a partial cross-sectional side view schematically showing how the rotating wafer 11 is irradiated with the laser beam LB.

具体的には、この第一の剥離層形成ステップ(S2)においては、それぞれのZ軸方向における位置(高さ)が異なる複数(例えば、2個~10個)の集光点を形成するように分岐されたレーザービームLBがウエーハ11に照射される。 Specifically, in the first release layer forming step (S2), a plurality of (for example, 2 to 10) condensing points having different positions (heights) in the Z-axis direction are formed. The wafer 11 is irradiated with the laser beam LB branched into .

この複数の集光点は、例えば、最も下に位置する集光点がウエーハ11の表面11aよりも僅かに高い位置に位置付けられ、また、最も上に位置する集光点がウエーハ11の表面11aと裏面11bとの中間の高さに位置付けられる。また、複数の集光点は、例えば、Z軸方向における位置(高さ)が等間隔(例えば、5μm~15μm毎)になるように配列される。 The plurality of condensing points are positioned so that, for example, the lowest condensing point is positioned slightly higher than the surface 11a of the wafer 11, and the uppermost condensing point is located above the surface 11a of the wafer 11. and the back surface 11b. Also, the plurality of condensing points are arranged, for example, so that the positions (heights) in the Z-axis direction are evenly spaced (for example, every 5 μm to 15 μm).

この場合、複数の集光点のそれぞれを中心として、ウエーハ11の内部に結晶構造が乱れた改質領域21が形成される。さらに、複数の改質領域21のそれぞれからは、隣接する一対の改質領域21を接続するように亀裂23が伸展する。 In this case, a modified region 21 having a disordered crystal structure is formed inside the wafer 11 around each of the plurality of condensing points. Furthermore, cracks 23 extend from each of the plurality of modified regions 21 so as to connect a pair of adjacent modified regions 21 .

これにより、複数の改質領域21と、複数の改質領域21のそれぞれから進展する亀裂23とを含む剥離層がウエーハ11の内部に形成される。次いで、レーザービームLBをウエーハ11に照射したまま、貼り合わせウエーハを保持する保持テーブル26を一回転させるように、テーブル基台24の下部に連結されている回転駆動源を動作させる。 As a result, a peel layer including a plurality of modified regions 21 and cracks 23 extending from each of the plurality of modified regions 21 is formed inside the wafer 11 . Next, while irradiating the laser beam LB onto the wafer 11, the rotary drive source connected to the lower part of the table base 24 is operated so as to rotate the holding table 26 holding the bonded wafer once.

その結果、ウエーハ11の複数のデバイス15が形成されている領域と外周領域との間に剥離層(第一の剥離層)が形成される。この第一の剥離層は、例えば、下底面がウエーハ11の表面11a側に位置し、かつ、上底面がウエーハ11の内部に位置する円柱の側面に沿うような円筒状の形状を有する。 As a result, a peeling layer (first peeling layer) is formed between the region of the wafer 11 where the devices 15 are formed and the peripheral region. This first peeling layer has, for example, a cylindrical shape along the side of a column whose lower bottom surface is located on the surface 11 a side of the wafer 11 and whose upper bottom surface is located inside the wafer 11 .

次いで、ウエーハ11の外周領域よりも内側の第二の領域に対してレーザービームLBを照射することによって、ウエーハ11の表面11a側と裏面11b側との間の分離起点となる第二の剥離層を形成する(第二の剥離層形成ステップ:S3)。図7は、第二の剥離層形成ステップ(S3)の一例を模式的に示すフローチャートである。 Next, by irradiating a second region inside the outer peripheral region of the wafer 11 with a laser beam LB, a second release layer that serves as a separation starting point between the front surface 11a side and the back surface 11b side of the wafer 11 is formed. is formed (second release layer forming step: S3). FIG. 7 is a flow chart schematically showing an example of the second release layer forming step (S3).

この第二の剥離層形成ステップ(S3)においては、まず、ウエーハ11を構成する単結晶シリコンの結晶方位[010]に沿った直線状の領域にレーザービームLBを照射する(レーザービーム照射ステップ:S31)。例えば、この結晶方位[010]がX軸方向に平行な状態で貼り合わせウエーハが保持テーブル26に保持されている場合には、保持テーブル26をX軸方向に沿って移動させながらウエーハ11にレーザービームLBを照射する。 In the second separation layer forming step (S3), first, a linear region along the crystal orientation [010] of the single crystal silicon constituting the wafer 11 is irradiated with a laser beam LB (laser beam irradiation step: S31). For example, when the bonded wafer is held by the holding table 26 with the crystal orientation [010] parallel to the X-axis direction, the holding table 26 is moved along the X-axis direction while the wafer 11 is irradiated with the laser beam. A beam LB is emitted.

図8は、X軸方向に沿って移動するウエーハ11にレーザービームLBを照射する様子を模式的に示す一部断面側面図である。このレーザービーム照射ステップ(S31)においては、例えば、それぞれのY軸方向における位置(座標)が異なる複数(例えば、2個~10個)の集光点を形成するように分岐されたレーザービームLBをウエーハ11に照射する。 FIG. 8 is a partial cross-sectional side view schematically showing how the wafer 11 moving along the X-axis direction is irradiated with the laser beam LB. In this laser beam irradiation step (S31), for example, the laser beam LB branched so as to form a plurality of (for example, 2 to 10) condensing points with different positions (coordinates) in the Y-axis direction. is irradiated onto the wafer 11 .

この複数の集光点は、例えば、上述した第一の剥離層に含まれる複数の改質領域21のうち最も上に位置する改質領域21と同じ高さに位置付けられる。また、複数の集光点は、例えば、Y軸方向における位置(座標)が等間隔(例えば、5μm~15μm毎)になるように配列される。 The plurality of condensing points are positioned, for example, at the same height as the uppermost modified region 21 among the plurality of modified regions 21 included in the first peeling layer described above. Also, the plurality of condensing points are arranged, for example, so that the positions (coordinates) in the Y-axis direction are evenly spaced (for example, every 5 μm to 15 μm).

この場合、第一の剥離層形成ステップ(S2)と同様に、複数の改質領域21と、複数の改質領域21のそれぞれから進展する亀裂23とがウエーハ11の内部に形成される。次いで、レーザービームLBをウエーハ11に照射したまま、貼り合わせウエーハを保持する保持テーブル26をX軸方向に沿って移動させるように水平移動機構6を動作させる。 In this case, a plurality of modified regions 21 and cracks 23 extending from each of the plurality of modified regions 21 are formed inside the wafer 11, as in the first separation layer forming step (S2). Next, while the laser beam LB is being applied to the wafer 11, the horizontal movement mechanism 6 is operated to move the holding table 26 holding the bonded wafer along the X-axis direction.

その結果、ウエーハ11の外周領域よりも内側の第二の領域に含まれるX軸方向に沿った直線状の領域に剥離層25が形成される。ここで、この剥離層25に含まれる亀裂23の多くは、結晶面(k01)(kは、0を除く絶対値が10以下の整数)に沿って伸展する。すなわち、このようにウエーハ11にレーザービームLBが照射される場合には、以下の結晶面において亀裂23が伸展しやすくなる。

Figure 2023034254000002
Figure 2023034254000003
As a result, the release layer 25 is formed in a linear region along the X-axis direction included in the second region inside the outer peripheral region of the wafer 11 . Here, most of the cracks 23 included in the peeling layer 25 extend along the crystal plane (k01) (k is an integer whose absolute value is 10 or less, excluding 0). That is, when the wafer 11 is irradiated with the laser beam LB in this manner, the crack 23 tends to extend in the following crystal planes.
Figure 2023034254000002
Figure 2023034254000003

そして、ウエーハ11の表面11a及び裏面11bに露出する結晶面(100)と結晶面(k01)とがなす鋭角の角度は、45°以下である。そのため、この亀裂23が伸展する方向をウエーハ11の表面11a及び裏面11bに平行な成分(平行成分)及び垂直な成分(垂直成分)に分解すると、平行成分が垂直成分以上の大きさになる。 The acute angle formed by the crystal plane (100) exposed on the front surface 11a and the back surface 11b of the wafer 11 and the crystal plane (k01) is 45° or less. Therefore, if the direction in which the crack 23 extends is decomposed into a component parallel (parallel component) and a component perpendicular (perpendicular component) to the front surface 11a and back surface 11b of the wafer 11, the parallel component is greater than or equal to the vertical component.

次いで、ウエーハ11を構成する単結晶シリコンの結晶方位[001]に沿って保持テーブル26を移動させる(割り出し送りステップ(S32))。例えば、ウエーハ11を構成する単結晶シリコンの結晶方位[001]がY軸方向に平行な状態で貼り合わせウエーハが保持テーブル26に保持されている場合には、保持テーブル26をY軸方向に沿って移動させる。 Next, the holding table 26 is moved along the crystal orientation [001] of the single crystal silicon forming the wafer 11 (indexing step (S32)). For example, when the bonded wafer is held by the holding table 26 with the crystal orientation [001] of the single crystal silicon forming the wafer 11 parallel to the Y-axis direction, the holding table 26 is moved along the Y-axis direction. to move.

次いで、既に剥離層25が形成されている直線状の領域に平行な直線状の領域に剥離層25が形成されるように、レーザービーム照射ユニット42及び水平移動機構6を動作させる。すなわち、再びレーザービーム照射ステップ(S31)を実施する。図9は、2回のレーザービーム照射ステップ(S31)の実施によって、ウエーハ11の内部に形成される隣接する剥離層25を模式的に示す断面図である。 Next, the laser beam irradiation unit 42 and the horizontal movement mechanism 6 are operated so that the peeling layer 25 is formed in a linear region parallel to the linear region where the peeling layer 25 has already been formed. That is, the laser beam irradiation step (S31) is performed again. FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing adjacent peeling layers 25 formed inside the wafer 11 by performing the laser beam irradiation step (S31) twice.

この場合、1回目のレーザービーム照射ステップ(S31)において形成された剥離層25(剥離層25-1)と平行になり、かつ、Y軸方向において剥離層25-1から離隔した剥離層25(剥離層25-2)がウエーハ11の内部に形成される。さらに、ウエーハ11の外周領域よりも内側の第二の領域の全域に(Y軸方向における一端側の領域から他端側の領域まで)剥離層25が形成されるように、割り出し送りステップ(S32)及びレーザービーム照射ステップ(S31)を繰り返し実施する。 In this case, the release layer 25 (release layer 25-1) formed in the first laser beam irradiation step (S31) is parallel to the release layer 25 (release layer 25-1) and separated from the release layer 25-1 in the Y-axis direction. A release layer 25 - 2 ) is formed inside the wafer 11 . Further, the indexing feeding step (S32 ) and the laser beam irradiation step (S31) are repeated.

そして、ウエーハ11の外周領域よりも内側の第二の領域の全域に剥離層25が形成されれば(ステップ(S33):YES)、第二の剥離層形成ステップ(S3)が完了する。その結果、ウエーハ11の表面11a側と裏面11b側との間に剥離層(第二の剥離層)が形成される。この第二の剥離層は、例えば、上述した第一の剥離層に沿う側面を有する円柱の上底面に沿うような円盤状の形状を有する。 Then, when the release layer 25 is formed in the entire second region inside the outer peripheral region of the wafer 11 (step (S33): YES), the second release layer forming step (S3) is completed. As a result, a release layer (second release layer) is formed between the front surface 11a side and the back surface 11b side of the wafer 11 . This second release layer has, for example, a disk-like shape along the upper bottom surface of a cylinder having a side surface along the first release layer described above.

図2に示される方法においては、第一の剥離層形成ステップ(S2)及び第二の剥離層形成ステップ(S3)を実施した後、ウエーハ11に外力を加えることによって、第一の剥離層及び第二の剥離層を分離起点としてウエーハ11を分離する(分離ステップ:S4)。 In the method shown in FIG. 2, after performing the first release layer forming step (S2) and the second release layer forming step (S3), by applying an external force to the wafer 11, the first release layer and The wafer 11 is separated using the second separation layer as a starting point of separation (separation step: S4).

図10(A)及び図10(B)のそれぞれは、ウエーハ11を分離する様子を模式的に示す一部断面側面図である。この分離ステップ(S4)は、例えば、図10(A)及び図10(B)に示される分離装置60において実施される。この分離装置60は、第一の剥離層及び第二の剥離層が形成されたウエーハ11を含む貼り合わせウエーハを保持する保持テーブル62を有する。 10A and 10B are partial cross-sectional side views schematically showing how the wafer 11 is separated. This separation step (S4) is performed, for example, in a separation device 60 shown in FIGS. 10(A) and 10(B). This separating device 60 has a holding table 62 that holds bonded wafers including the wafer 11 on which the first and second peeling layers are formed.

この保持テーブル62は、円状の上面(保持面)を有し、この保持面においてはポーラス板(不図示)が露出している。さらに、このポーラス板は、保持テーブル62の内部に設けられた流路等を介して真空ポンプ等の吸引源(不図示)と連通している。そして、この吸引源が動作すると、保持テーブル62の保持面近傍の空間に負圧が生じる。 The holding table 62 has a circular upper surface (holding surface), from which a porous plate (not shown) is exposed. Furthermore, this porous plate communicates with a suction source (not shown) such as a vacuum pump through a channel or the like provided inside the holding table 62 . When this suction source operates, a negative pressure is generated in the space near the holding surface of the holding table 62 .

また、保持テーブル62の上方には、分離ユニット64が設けられている。この分離ユニット64は、円柱状の支持部材66を有する。この支持部材66の上部には、例えば、ボールねじ式の昇降機構(不図示)が連結されており、この昇降機構を動作させることによって分離ユニット64が昇降する。 A separation unit 64 is provided above the holding table 62 . This separation unit 64 has a cylindrical support member 66 . For example, a ball-screw elevating mechanism (not shown) is connected to the upper portion of the support member 66, and the separation unit 64 is elevated by operating the elevating mechanism.

また、支持部材66の下端部は、円盤状の把持爪基台68の上部の中央に固定されている。この把持爪基台68の外周領域の下側には、把持爪基台68の周方向に沿って概ね等間隔に複数の把持爪70が設けられている。この把持爪70は、下方に向かって延在する板状の立設部70aが設けられている。 The lower end of the support member 66 is fixed to the center of the upper portion of the disk-shaped grasping claw base 68 . A plurality of gripping claws 70 are provided at approximately equal intervals along the circumferential direction of the gripping claw base 68 below the outer peripheral region of the gripping claw base 68 . The gripping claw 70 is provided with a plate-like standing portion 70a extending downward.

この立設部70aの上端部は把持爪基台68に内蔵されたエアシリンダ等のアクチュエータに連結されており、このアクチュエータを動作させることによって把持爪70が把持爪基台68の径方向に沿って移動する。また、この立設部70aの下端部の内側面には、把持爪基台68の中心に向かって延在し、かつ、把持爪基台68の中心に近付くほど厚さが薄くなる板状の爪部70bが設けられている。 The upper end of the standing portion 70a is connected to an actuator such as an air cylinder built in the gripping claw base 68. By operating this actuator, the gripping claws 70 move along the gripping claw base 68 in the radial direction. to move. Further, on the inner surface of the lower end portion of the standing portion 70a, a plate-shaped plate extending toward the center of the gripping claw base 68 and having a thickness that becomes thinner toward the center of the gripping claw base 68 is provided. A claw portion 70b is provided.

分離装置60においては、例えば、以下の順序で分離ステップ(S4)が実施される。具体的には、まず、第一の剥離層及び第二の剥離層が形成されたウエーハ11を含む貼り合わせウエーハの支持ウエーハ17の裏面17bの中心と保持テーブル62の保持面の中心とを一致させるように、貼り合わせウエーハを保持テーブル62に載置する。 In the separation device 60, for example, the separation step (S4) is performed in the following order. Specifically, first, the center of the back surface 17b of the support wafer 17 of the bonded wafer including the wafer 11 on which the first release layer and the second release layer are formed is aligned with the center of the holding surface of the holding table 62. The bonded wafer is placed on the holding table 62 so as to allow the bonding to occur.

次いで、貼り合わせウエーハが保持テーブル62によって保持されるように、この保持面において露出するポーラス板と連通する吸引源を動作させる。次いで、複数の把持爪70のそれぞれを把持爪基台68の径方向外側に位置付けるようにアクチュエータを動作させる。 Then, the suction source communicating with the porous plate exposed at the holding surface is operated so that the bonded wafer is held by the holding table 62 . Next, the actuator is operated to position each of the plurality of gripping claws 70 radially outward of the gripping claw base 68 .

次いで、複数の把持爪70のそれぞれの爪部70bの先端を貼り合わせウエーハの接着剤19に対応する高さに位置付けるように昇降機構を動作させる。次いで、爪部70bを貼り合わせウエーハに接触させるようにアクチュエータを動作させる。次いで、爪部70bを上昇させるように昇降機構を動作させる(図10(A)参照)。 Next, the elevating mechanism is operated so that the tips of the claw portions 70b of the plurality of gripping claws 70 are positioned at a height corresponding to the adhesive 19 of the bonded wafer. Next, the actuator is operated so as to bring the claw portion 70b into contact with the bonded wafer. Next, the elevating mechanism is operated so as to elevate the claw portion 70b (see FIG. 10(A)).

これにより、ウエーハ11の外周領域に上向きの外力、すなわち、ウエーハ11の厚さ方向に沿った外力が付与される。その結果、第一の剥離層及び第二の剥離層に含まれる亀裂23がさらに伸展して、ウエーハ11の複数のデバイス15が形成されている領域と外周領域とが分離され、かつ、その表面11a側と裏面11b側とが分離される(図10(B)参照)。 As a result, an upward external force, that is, an external force along the thickness direction of the wafer 11 is applied to the outer peripheral region of the wafer 11 . As a result, the cracks 23 included in the first and second peeling layers are further extended to separate the peripheral region from the region where the plurality of devices 15 of the wafer 11 are formed, and The 11a side and the rear surface 11b side are separated (see FIG. 10B).

上述したウエーハの加工方法においては、結晶面(100)が表面11a及び裏面11bのそれぞれにおいて露出するように製造されたウエーハ11に対して、結晶方位[010]に沿ってレーザービームLBを照射することによって、ウエーハ11の表面11a側と裏面11b側との間の分離起点となる剥離層(第二の剥離層)が形成される。 In the wafer processing method described above, the wafer 11 manufactured so that the crystal plane (100) is exposed on each of the front surface 11a and the back surface 11b is irradiated with a laser beam LB along the crystal orientation [010]. As a result, a peeling layer (second peeling layer) serving as a separation starting point between the front surface 11a side and the back surface 11b side of the wafer 11 is formed.

この場合、改質領域21から伸展する亀裂23は、結晶面(k01)(kは、0を除く絶対値が10以下の整数)に沿うものが多くなる。そして、単結晶シリコンの結晶面(100)と結晶面(k01)とがなす鋭角の角度は、45°以下である。そのため、このウエーハの加工方法においては、亀裂23が伸展する方向のウエーハ11の表面11a及び裏面11bに平行な成分(平行成分)が垂直な成分(垂直成分)以上の大きさになる。 In this case, most of the cracks 23 extending from the modified region 21 are along the crystal plane (k01) (k is an integer whose absolute value is 10 or less, excluding 0). The acute angle formed by the crystal plane (100) and the crystal plane (k01) of single crystal silicon is 45° or less. Therefore, in this wafer processing method, the component (parallel component) parallel to the front surface 11a and back surface 11b of the wafer 11 in the direction in which the crack 23 extends is larger than the vertical component (perpendicular component).

これにより、このウエーハの加工方法においては、隣接する改質領域21の間隔を長くすることができる。その結果、割り出し送りステップ(S42)における移動距離(インデックス)を長くすることができ、ウエーハ11の表面11a側と裏面11b側との間の分離起点となる剥離層25を形成するために必要な加工時間(レーザービームLBの照射時間)を短縮することができる。 Thus, in this wafer processing method, the interval between adjacent modified regions 21 can be lengthened. As a result, the moving distance (index) in the indexing feeding step (S42) can be lengthened, and the separation layer 25 necessary for forming the release layer 25 serving as the separation starting point between the front surface 11a side and the back surface 11b side of the wafer 11 can be increased. Processing time (irradiation time of laser beam LB) can be shortened.

また、このウエーハの加工方法においては、剥離層25からウエーハ11の表面11a側に向かって亀裂23が伸展しにくくなる。その結果、ウエーハ11の表面11a側と裏面11b側とを分離する際に、デバイス15が破損する蓋然性を低減できる。 Further, in this wafer processing method, the crack 23 is less likely to extend from the release layer 25 toward the surface 11a of the wafer 11 . As a result, the probability that the device 15 will be damaged when separating the front surface 11a side and the rear surface 11b side of the wafer 11 can be reduced.

なお、上述したウエーハの加工方法は本発明の一態様であって、本発明は上述した方法に限定されない。例えば、本発明においては、第一の剥離層及び第二の剥離層がウエーハ11に形成された後に、ウエーハ11の表面11a側を支持ウエーハ17の表面17a側に貼り合わせてもよい。すなわち、本発明においては、第一の剥離層形成ステップ(S2)及び第二の剥離層形成ステップ(S3)を実施した後に貼り合わせステップ(S1)を実施してもよい。 Note that the above-described wafer processing method is one aspect of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described method. For example, in the present invention, the surface 11a side of the wafer 11 may be bonded to the surface 17a side of the support wafer 17 after the first release layer and the second release layer are formed on the wafer 11 . That is, in the present invention, the bonding step (S1) may be performed after performing the first release layer forming step (S2) and the second release layer forming step (S3).

また、本発明において用いられるレーザー加工装置の構造は、上述したレーザー加工装置2の構造に限定されない。例えば、本発明は、レーザービーム照射ユニット42の照射ヘッド52等をX軸方向及び/又はY軸方向のそれぞれに沿って移動させる水平移動機構が設けられているレーザー加工装置を用いて実施されてもよい。 Moreover, the structure of the laser processing apparatus used in the present invention is not limited to the structure of the laser processing apparatus 2 described above. For example, the present invention is implemented using a laser processing apparatus provided with a horizontal movement mechanism for moving the irradiation head 52 of the laser beam irradiation unit 42 along each of the X-axis direction and/or the Y-axis direction. good too.

すなわち、本発明においては、ウエーハ11を含む貼り合わせウエーハを保持する保持テーブル26とレーザービームLBを出射するレーザービーム照射ユニット42の照射ヘッド52とがX軸方向及びY軸方向のそれぞれに沿って相対的に移動できればよく、そのための構造に限定はない。 That is, in the present invention, the holding table 26 that holds the bonded wafer including the wafer 11 and the irradiation head 52 of the laser beam irradiation unit 42 that emits the laser beam LB are arranged along the X-axis direction and the Y-axis direction. As long as they can move relatively, there is no limitation on the structure for that purpose.

また、本発明においては、第一の剥離層形成ステップ(S2)及び第二の剥離層形成ステップ(S3)の前後は限定されない。すなわち、本発明においては、第二の剥離層形成ステップ(S3)を実施した後に第一の剥離層形成ステップ(S2)を実施してもよい。 In addition, in the present invention, there is no limitation on before and after the first release layer forming step (S2) and the second release layer forming step (S3). That is, in the present invention, the first peeling layer forming step (S2) may be performed after the second peeling layer forming step (S3).

ただし、第二の剥離層形成ステップ(S3)において円盤状の第二の剥離層がウエーハ11の内部に形成されると、この第二の剥離層よりもウエーハ11の表面11a側に新たに剥離層を形成することが不可能又は困難になるおそれがある。 However, when the disc-shaped second release layer is formed inside the wafer 11 in the second release layer forming step (S3), the second release layer is newly separated on the surface 11a side of the wafer 11. Forming the layers may be impossible or difficult.

そのため、本発明においては、第一の剥離層形成ステップ(S2)を実施した後に第二の剥離層形成ステップ(S3)を実施することが好ましい。これにより、ウエーハ11の複数のデバイス15が形成されている領域と外周領域との間の分離起点となる剥離層(第一の剥離層)を確実に形成することができる。 Therefore, in the present invention, it is preferable to carry out the second release layer formation step (S3) after carrying out the first release layer formation step (S2). This makes it possible to reliably form a peeling layer (first peeling layer) serving as a separation starting point between the region where the plurality of devices 15 are formed and the peripheral region of the wafer 11 .

あるいは、本発明においては、ウエーハ11の第二の剥離層が形成される第二の領域が第一の剥離層が形成される第一の領域よりも内側に位置することが好ましい。これにより、第二の剥離層形成ステップ(S3)を実施した後に第一の剥離層形成ステップ(S2)が実施される場合であっても、第一の剥離層を確実に形成することができる。 Alternatively, in the present invention, it is preferable that the second region of the wafer 11 where the second release layer is formed is located inside the first region where the first release layer is formed. As a result, the first release layer can be reliably formed even when the first release layer formation step (S2) is performed after the second release layer formation step (S3) is performed. .

また、本発明の第一の剥離層形成ステップ(S2)においては、ウエーハ11の複数のデバイス15が形成されている領域と外周領域との間の分離起点として機能できる第一の剥離層を形成できればよく、この第一の剥離層の形状は限定されない。例えば、第一の剥離層は、下底面がウエーハ11の表面11a側に位置し、かつ、上底面がウエーハ11の裏面11b側に位置する円柱の側面に沿うような形状であってもよい。 Further, in the first separation layer forming step (S2) of the present invention, a first separation layer is formed that can function as a starting point of separation between the region of the wafer 11 where the plurality of devices 15 are formed and the peripheral region. The shape of the first release layer is not limited as long as it is possible. For example, the first peeling layer may have a shape along the side surface of a cylinder whose lower bottom surface is located on the front surface 11a side of the wafer 11 and whose upper bottom surface is located on the back surface 11b side of the wafer 11 .

すなわち、第一の剥離層は、ウエーハ11の表面11a及び裏面11bを貫通するように形成されてもよい。ただし、第一の剥離層がこのような形状を有する場合、分離ステップ(S4)においてウエーハ11の外周領域が端材として飛び散るおそれがある。そのため、本発明の第一の剥離層形成ステップ(S2)においては、ウエーハ11の裏面11bに至らないように第一の剥離層が形成されることが好ましい。 That is, the first release layer may be formed so as to penetrate the front surface 11 a and the back surface 11 b of the wafer 11 . However, if the first peeling layer has such a shape, there is a risk that the outer peripheral region of the wafer 11 will scatter as offcuts in the separation step (S4). Therefore, in the first release layer forming step (S2) of the present invention, it is preferable to form the first release layer so as not to reach the back surface 11b of the wafer 11. FIG.

また、第一の剥離層は、下底面(第一の底面)がウエーハ11の表面11a側に位置し、かつ、下底面よりも直径が短い上底面(第二の底面)がウエーハ11の内部に位置する円錐台の側面に沿うような形状であってもよい。このような第一の剥離層は、例えば、形成される集光点が外周領域に近くなるほどウエーハ11の表面11aに近くなるようにレーザービームLBをウエーハ11に照射することによって形成される。 The first release layer has a lower bottom surface (first bottom surface) located on the surface 11a side of the wafer 11 and an upper bottom surface (second bottom surface) having a smaller diameter than the lower bottom surface inside the wafer 11. It may be shaped along the side of a truncated cone located at . Such a first peeling layer is formed, for example, by irradiating the wafer 11 with the laser beam LB such that the formed focal point is closer to the surface 11a of the wafer 11 as it approaches the outer peripheral region.

図11は、このような形状を有する第一の剥離層を形成するために、回転するウエーハ11にレーザービームLBを照射する様子を模式的に示す一部断面側面図である。具体的には、このような第一の剥離層を形成する際には、まず、ウエーハ11の径方向(Z軸方向に垂直な方向)及び厚さ方向(Z軸方向)のそれぞれにおいて、隣接する集光点の位置がウエーハ11の内部で10μmだけずれる複数(例えば、8個)の集光点を形成するようなレーザービームLBをウエーハ11に照射する。 FIG. 11 is a partial cross-sectional side view schematically showing how the rotating wafer 11 is irradiated with the laser beam LB in order to form the first release layer having such a shape. Specifically, when forming such a first peeling layer, first, adjacent The wafer 11 is irradiated with a laser beam LB that forms a plurality of (e.g., eight) condensing points with the positions of the condensing points shifted by 10 μm inside the wafer 11 .

この場合、複数の集光点のそれぞれを中心として、ウエーハ11の内部にウエーハ11を構成する材料の結晶構造が乱れた改質領域21が形成される。すなわち、平面視においてウエーハ11の径方向に沿って直線状に並び、かつ、この直線とウエーハ11の表面11aとがなす鋭角の角度が45°となるような複数の改質領域21が形成される。 In this case, a modified region 21 in which the crystal structure of the material forming the wafer 11 is disturbed is formed inside the wafer 11 around each of the plurality of converging points. That is, a plurality of modified regions 21 are formed so as to line up in a straight line along the radial direction of the wafer 11 in plan view and form an acute angle of 45° between the straight line and the surface 11a of the wafer 11. be.

なお、直線状に並ぶ複数の改質領域21とウエーハ11の表面11aとがなす鋭角の角度は、45°に限定されない。すなわち、隣接する集光点のウエーハ11の径方向における間隔がその厚さ方向における間隔と異なる複数の集光点が形成されるように、レーザービームLBをウエーハ11に照射してもよい。 The acute angle formed by the plurality of linearly aligned modified regions 21 and the surface 11a of the wafer 11 is not limited to 45°. That is, the wafer 11 may be irradiated with the laser beam LB so that a plurality of condensing points are formed in which the distance between adjacent condensing points in the radial direction of the wafer 11 is different from the distance in the thickness direction thereof.

さらに、複数の改質領域21のそれぞれからは、隣接する一対の改質領域21を接続するように亀裂23が伸展する。これにより、複数の改質領域21と、複数の改質領域21のそれぞれから進展する亀裂23とを含む剥離層がウエーハ11の内部に形成される。 Furthermore, cracks 23 extend from each of the plurality of modified regions 21 so as to connect a pair of adjacent modified regions 21 . As a result, a peel layer including a plurality of modified regions 21 and cracks 23 extending from each of the plurality of modified regions 21 is formed inside the wafer 11 .

次いで、レーザービーム照射ユニット42を動作させたまま、貼り合わせウエーハを保持する保持テーブル26を一回転させるように、テーブル基台24の下部に連結されている回転駆動源を動作させる。 Next, while the laser beam irradiation unit 42 is being operated, the rotary drive source connected to the lower part of the table base 24 is operated so as to rotate the holding table 26 holding the bonded wafers once.

その結果、下底面がウエーハ11の表面11a側に位置し、かつ、上底面がウエーハ11の内部に位置する円錐台の側面に沿うような剥離層(第一の剥離層)がウエーハ11の外周領域よりも内側の環状の第一の領域に形成される。 As a result, a peeling layer (first peeling layer) along the side surface of a truncated cone having a lower bottom surface located on the surface 11 a side of the wafer 11 and an upper bottom surface located inside the wafer 11 is formed on the outer periphery of the wafer 11 . It is formed in the annular first region inside the region.

このような第一の剥離層が形成される場合には、上述した分離装置60においてウエーハ11を分離する際に、新たに露出する複数のデバイス15が形成されている領域の側面と外周領域の内側面とが互いに接触する蓋然性が低くなる。また、この場合には、第一の剥離層から円錐台の側面に沿った方向に亀裂23が伸展しやすくなる。 When such a first separation layer is formed, when the wafer 11 is separated by the separation device 60 described above, the side surface of the region where the plurality of devices 15 are newly exposed and the outer peripheral region are exposed. The probability that the inner surfaces come into contact with each other is reduced. Also, in this case, the crack 23 tends to extend from the first release layer in the direction along the side surface of the truncated cone.

そのため、この場合には、デバイス15に向かって亀裂23が伸展する蓋然性も低くなり、デバイス15の破損を抑制できる。さらに、このような第一の剥離層が形成される場合には、ウエーハ11の表面11aのうち外周領域に近い領域を利用してチップを製造することが容易になる。そのため、この場合には、ウエーハ11から製造可能なチップの個数を増加させることができる。 Therefore, in this case, the probability of the crack 23 extending toward the device 15 is also low, and damage to the device 15 can be suppressed. Furthermore, when such a first peeling layer is formed, it becomes easy to manufacture chips by utilizing the region of the surface 11a of the wafer 11 close to the outer peripheral region. Therefore, in this case, the number of chips that can be manufactured from the wafer 11 can be increased.

また、本発明の第一の剥離層形成ステップ(S2)においては、テーブル基台24の下部に連結されている回転駆動源に加えて又は代えて、水平移動機構6及び鉛直移動機構32を動作させながらレーザービームLBをウエーハ11に照射してもよい。すなわち、ウエーハ11を回転させるのみならず、集光点のXY座標平面における座標と高さとを変更しながらレーザービームLBをウエーハ11に照射してもよい。 Further, in the first peeling layer forming step (S2) of the present invention, the horizontal movement mechanism 6 and the vertical movement mechanism 32 are operated in addition to or instead of the rotary drive source connected to the lower part of the table base 24. The wafer 11 may be irradiated with the laser beam LB while the wafer 11 is being heated. In other words, the wafer 11 may be irradiated with the laser beam LB while not only rotating the wafer 11 but also changing the coordinates and height of the focal point on the XY coordinate plane.

また、本発明の第一の剥離層形成ステップ(S2)においては、互いの集光点の位置が同じ又は近接する複数回のレーザービームLBの照射が実施されてもよい。この場合、剥離層に含まれる改質領域21のサイズが大きくなり、かつ、剥離層に含まれる亀裂23がさらに伸展する。そのため、この場合には、分離ステップ(S4)におけるウエーハ11の分離が容易になる。 Further, in the first release layer forming step (S2) of the present invention, the laser beams LB may be irradiated a plurality of times in which the positions of the focal points are the same or close to each other. In this case, the size of the modified region 21 included in the peel layer increases, and the crack 23 included in the peel layer further extends. Therefore, in this case, separation of the wafer 11 in the separation step (S4) is facilitated.

また、本発明の第一の剥離層形成ステップ(S2)においては、隣接する改質領域21が亀裂23を介して接続されるのではなく互いに直接接続されるように、レーザービームLBがウエーハ11に照射されてもよい。この場合、改質領域21から進展する亀裂23の形状に依存せずに剥離層の形状を決定できるため、ウエーハ11の安定的な加工が可能になる。 In addition, in the first release layer forming step (S2) of the present invention, the laser beam LB is applied to the wafer 11 so that the adjacent modified regions 21 are not connected through the cracks 23 but directly connected to each other. may be irradiated. In this case, the shape of the peeling layer can be determined without depending on the shape of the crack 23 that develops from the modified region 21, so that the wafer 11 can be processed stably.

また、本発明の第二の剥離層形成ステップ(S3)のレーザービーム照射ステップ(S31)においてレーザービームLBが照射される領域は、ウエーハ11を構成する単結晶シリコンの結晶方位[010]に沿った直線状の領域に限定されない。例えば、このレーザービーム照射ステップ(S31)においては、結晶方位[001]に沿った直線状の領域にレーザービームLBが照射されてもよい。 Further, the region irradiated with the laser beam LB in the laser beam irradiation step (S31) of the second separation layer forming step (S3) of the present invention is along the crystal orientation [010] of the single crystal silicon constituting the wafer 11. is not limited to a linear region. For example, in this laser beam irradiation step (S31), a linear region along the crystal orientation [001] may be irradiated with the laser beam LB.

なお、このようにレーザービームLBがウエーハ11に照射される場合には、以下の結晶面において亀裂23が伸展しやすくなる。

Figure 2023034254000004

Figure 2023034254000005
In addition, when the laser beam LB is irradiated to the wafer 11 in this way, the crack 23 tends to extend in the following crystal planes.
Figure 2023034254000004

Figure 2023034254000005

さらに、本発明においては、平面視において、結晶方位[010]又は結晶方位[001]から僅かに傾いた方向に沿った直線状の領域にレーザービームLBが照射されてもよい。この点について、図12を参照して説明する。 Furthermore, in the present invention, the laser beam LB may be applied to a linear region along a direction slightly inclined from the crystal orientation [010] or the crystal orientation [001] in plan view. This point will be described with reference to FIG.

図12は、それぞれが異なる結晶方位に沿った直線状の領域にレーザービームLBを照射した時にウエーハ11の内部に形成される剥離層の幅(当該直線状の領域が延在する方向に直交する方向の長さ)を示すグラフである。なお、このグラフの横軸は、平面視において、結晶方位[011]に直交する直線状の領域(基準領域)が延在する方向と、測定対象となる直線状の領域(測定領域)が延在する方向とがなす角の角度を示している。 FIG. 12 shows the width of the peeling layer formed inside the wafer 11 when linear regions along different crystal orientations are irradiated with the laser beam LB (perpendicular to the direction in which the linear regions extend). is a graph showing the length of the direction). The horizontal axis of this graph represents the direction in which a linear region (reference region) perpendicular to the crystal orientation [011] extends and the linear region to be measured (measurement region) in plan view. It shows the angle formed with the existing direction.

すなわち、このグラフの横軸の値が45°となる場合、結晶方位[001]に沿った直線状の領域が測定対象となる。同様に、このグラフの横軸の値が135°となる場合、結晶方位[010]に沿った直線状の領域が測定対象となる。また、このグラフの縦軸は、測定領域にレーザービームLBを照射することによって測定領域に形成される剥離層の幅を、基準領域にレーザービームLBを照射することによって基準領域に形成される剥離層の幅で割った時の値を示している。 That is, when the value of the horizontal axis of this graph is 45°, the linear region along the crystal orientation [001] is the object of measurement. Similarly, when the value of the horizontal axis of this graph is 135°, the linear region along the crystal orientation [010] is the object of measurement. The vertical axis of this graph represents the width of the separation layer formed in the measurement region by irradiating the laser beam LB to the measurement region, and the width of the separation layer formed in the reference region by irradiating the laser beam LB to the reference region. It shows the value when divided by the width of the layer.

図12に示されるように、剥離層の幅は、基準領域が延在する方向と測定領域が延在する方向とがなす角の角度が40°~50°又は130°~140°である時に広くなる。すなわち、剥離層の幅は、結晶方位[001]又は結晶方位[010]のみならず、これらの結晶方位に対してなす角が5°以下である方向に沿った直線状の領域にレーザービームLBを照射した時に広くなる。 As shown in FIG. 12, the width of the release layer is 40° to 50° or 130° to 140° when the angle formed by the direction in which the reference region extends and the direction in which the measurement region extends. get wider. That is, the width of the peeling layer is not limited to the crystal orientation [001] or the crystal orientation [010]. becomes wider when irradiated with

そのため、本発明の第二の剥離層形成ステップ(S3)のレーザービーム照射ステップ(S31)においては、平面視において、結晶方位[001]又は結晶方位[010]から5°以下傾いた方向に沿った直線状の領域にレーザービームLBが照射されてもよい。 Therefore, in the laser beam irradiation step (S31) of the second release layer forming step (S3) of the present invention, along a direction inclined by 5° or less from the crystal orientation [001] or the crystal orientation The linear region may be irradiated with the laser beam LB.

すなわち、このレーザービーム照射ステップ(S31)においては、結晶面{100}に含まれる特定の結晶面のうちウエーハ11の表面11a及び裏面11bのそれぞれに露出する結晶面(ここでは、結晶面(100))と平行であり、かつ、結晶方位<100>に含まれる特定の結晶方位(ここでは、結晶方位[001]又は結晶方位[010])に対してなす角が5°以下である方向(第一の方向)に沿った直線状の領域にレーザービームLBが照射されてもよい。 That is, in this laser beam irradiation step (S31), among the specific crystal planes included in the crystal plane {100}, the crystal planes exposed on the front surface 11a and the back surface 11b of the wafer 11 (here, the crystal plane (100 )) parallel to the crystal orientation <100> and making an angle of 5° or less with respect to a specific crystal orientation (here, crystal orientation [001] or crystal orientation [010]) included in the crystal orientation <100> ( A linear region along the first direction) may be irradiated with the laser beam LB.

また、このようにレーザービーム照射ステップ(S31)が実施される場合には、割り出し送りステップ(S32)は、結晶面{100}に含まれる特定の結晶面のうちウエーハ11の表面11a及び裏面11bのそれぞれに露出する結晶面(ここでは、結晶面(100))と平行であり、かつ、第一の方向と直交する方向(第二の方向)に沿って、レーザービームLBの照射によって集光点が形成されるウエーハ11の内部の位置を移動させることによって実施される。 Further, when the laser beam irradiation step (S31) is carried out in this way, the indexing feeding step (S32) is performed by the front surface 11a and the rear surface 11b of the wafer 11 among the specific crystal planes included in the crystal plane {100}. Condensed by irradiation of the laser beam LB along a direction (second direction) parallel to the crystal plane (here, crystal plane (100)) exposed to each of This is done by moving the position inside the wafer 11 where the points are formed.

また、本発明の第二の剥離層形成ステップ(S3)においては、ウエーハ11の外周領域よりも内側の第二の領域の全域に(Y軸方向における一端側の領域から他端側の領域まで)剥離層25が形成された(ステップS33:YES)後に、再度、レーザービーム照射ステップ(S31)と割り出し送りステップ(S32)とを繰り返し実施してもよい。 In addition, in the second release layer forming step (S3) of the present invention, the entire second region inside the outer peripheral region of the wafer 11 (from the region on the one end side in the Y-axis direction to the region on the other end side) ) After the peeling layer 25 is formed (step S33: YES), the laser beam irradiation step (S31) and the indexing feeding step (S32) may be repeated.

すなわち、既に剥離層25が形成されている第二の領域に対して、剥離層25を形成するようなレーザービームLBの照射を再び実施してもよい。この場合、剥離層25に含まれる改質領域21及び亀裂23のそれぞれの密度が増加する。これにより、分離ステップ(S4)におけるウエーハ11の分離が容易になる。 That is, the second region where the separation layer 25 has already been formed may be again irradiated with the laser beam LB so as to form the separation layer 25 . In this case, the respective densities of the modified regions 21 and the cracks 23 included in the peeling layer 25 are increased. This facilitates separation of the wafer 11 in the separation step (S4).

また、本発明の第二の剥離層形成ステップ(S3)においては、レーザービーム照射ステップ(S31)の後、かつ、割り出し送りステップ(S32)の前に、再度、レーザービーム照射ステップ(S31)を実施してもよい。すなわち、既に剥離層25が形成されている直線状の領域に対して、剥離層25を形成するようなレーザービームLBの照射を再び実施してもよい。この場合、上記同様、分離ステップ(S4)におけるウエーハの分離が容易になる。 Further, in the second release layer forming step (S3) of the present invention, the laser beam irradiation step (S31) is performed again after the laser beam irradiation step (S31) and before the indexing and feeding step (S32). may be implemented. That is, the laser beam LB may be applied again to form the peeling layer 25 on the linear region where the peeling layer 25 has already been formed. In this case, the separation of the wafers in the separation step (S4) is facilitated in the same manner as described above.

また、本発明の分離ステップ(S4)においては、第一の剥離層及び第二の剥離層が形成されているウエーハ11の分離に先立って、このウエーハ11に超音波を付与してもよい。この場合、第一の剥離層及び第二の剥離層に含まれる亀裂23が伸展するため、ウエーハ11の分離が容易になる。 Further, in the separation step (S4) of the present invention, ultrasonic waves may be applied to the wafer 11 prior to the separation of the wafer 11 on which the first separation layer and the second separation layer are formed. In this case, the cracks 23 included in the first and second peeling layers are extended, so that the wafer 11 can be easily separated.

また、本発明の分離ステップ(S4)においては、上記の分離装置60以外の装置を用いてウエーハ11が分離されてもよい。例えば、本発明の分離ステップ(S4)においては、ウエーハ11の複数のデバイス15が形成されている領域と外周領域とを分離した後に、ウエーハ11の表面11a側と裏面11b側とを分離してもよい。 Moreover, in the separation step (S4) of the present invention, the wafer 11 may be separated using a device other than the separation device 60 described above. For example, in the separation step (S4) of the present invention, after separating the region where the plurality of devices 15 are formed and the peripheral region of the wafer 11, the front surface 11a side and the rear surface 11b side of the wafer 11 are separated. good too.

以下では、図13~図15を参照して、このような分離ステップ(S4)の一例について説明する。図13は、このような分離ステップ(S4)に供されるウエーハ11を模式的に示す上面図である。このウエーハ11の外周領域には、上述した貼り合わせステップ(S1)に先立って、それぞれがウエーハ11の径方向に沿って延在する複数の切り欠き11dが形成されている。 An example of such a separation step (S4) will be described below with reference to FIGS. 13 to 15. FIG. FIG. 13 is a top view schematically showing the wafer 11 subjected to such separation step (S4). A plurality of notches 11d each extending along the radial direction of the wafer 11 are formed in the outer peripheral region of the wafer 11 prior to the bonding step (S1) described above.

この複数の切り欠き11dは、ノッチ13が形成されている部分を除いて、ウエーハ11の周方向に沿って概ね等間隔に形成されている。そして、複数の切り欠き11dのそれぞれは、ウエーハ11の径方向内側の部分が上述した第一の剥離層形成ステップ(S2)において形成される第一の剥離層に達するように形成される。 The plurality of cutouts 11d are formed at approximately equal intervals along the circumferential direction of the wafer 11, except for the portions where the notches 13 are formed. Each of the plurality of cutouts 11d is formed so that the radially inner portion of the wafer 11 reaches the first peeling layer formed in the first peeling layer forming step (S2) described above.

また、このウエーハ11の内部に形成される第一の剥離層は、下底面がウエーハ11の表面11a側に位置し、かつ、上底面がウエーハ11の裏面11b側に位置する円柱の側面に沿うような形状を有する。すなわち、このウエーハ11においては、ウエーハ11の表面11a及び裏面11bを貫通するような第一の剥離層が形成される。 The first release layer formed inside the wafer 11 has a lower bottom surface located on the front surface 11a side of the wafer 11 and an upper bottom surface located on the back surface 11b side of the wafer 11. It has a shape like That is, in this wafer 11, the first release layer is formed so as to penetrate the front surface 11a and the back surface 11b of the wafer 11. As shown in FIG.

なお、複数の切り欠き11dは、例えば、公知の切削装置においてウエーハ11を切削することによって形成される。あるいは、複数の切り欠き11dは、公知のレーザー加工装置においてウエーハ11にレーザーアブレーションを生じさせるレーザービームを照射することによって形成されてもよい。 Note that the plurality of notches 11d are formed by cutting the wafer 11 with a known cutting device, for example. Alternatively, the plurality of notches 11d may be formed by irradiating the wafer 11 with a laser beam that causes laser ablation in a known laser processing apparatus.

さらに、ウエーハ11の外周領域には、複数の切り欠き11dに代えて、それぞれがウエーハ11の径方向に沿って延在する複数の剥離層がウエーハ11の外周領域に形成されていてもよい。なお、この剥離層は、例えば、上述した第一の剥離層及び第二の剥離層を形成する方法と同様の方法によって形成される。 Furthermore, in the outer peripheral region of the wafer 11, a plurality of release layers each extending along the radial direction of the wafer 11 may be formed in the outer peripheral region of the wafer 11 instead of the plurality of cutouts 11d. This release layer is formed, for example, by a method similar to the method for forming the first release layer and the second release layer described above.

図14(A)及び図14(B)のそれぞれは、図13に示されるウエーハ11の複数のデバイス15が形成されている領域と外周領域とを分離する様子を模式的に示す一部断面側面図である。このウエーハ11の分離は、図14(A)及び図14(B)に示される拡張装置72を用いて行われる。 14(A) and 14(B) are partial cross-sectional side views schematically showing how a region in which a plurality of devices 15 are formed and an outer peripheral region of the wafer 11 shown in FIG. 13 are separated. It is a diagram. This separation of the wafer 11 is performed using an expansion device 72 shown in FIGS. 14(A) and 14(B).

この拡張装置72は、固定されている円筒状のドラム74を有する。このドラム74の周囲には、支持ユニット76が設けられている。この支持ユニット76は、ドラム74の上端部を囲むように設けられている環状の支持台78を有する。この支持台78上には、支持台78の周方向に沿って概ね等間隔に複数のクランプ80が設けられている。 This expansion device 72 has a cylindrical drum 74 which is fixed. A support unit 76 is provided around the drum 74 . The support unit 76 has an annular support 78 surrounding the upper end of the drum 74 . A plurality of clamps 80 are provided on the support base 78 at approximately equal intervals along the circumferential direction of the support base 78 .

また、支持台78の下方には支持台78の周方向に沿って概ね等間隔に複数のエアシリンダが設けられており、各エアシリンダのピストンロッド82の上端部が支持台78の下部に固定されている。そのため、拡張装置72においては、複数のエアシリンダを動作させることによって、ピストンロッド82とともに支持台78及び複数のクランプ80を昇降させることができる。 In addition, a plurality of air cylinders are provided below the support base 78 at approximately equal intervals along the circumferential direction of the support base 78, and the upper end of the piston rod 82 of each air cylinder is fixed to the lower part of the support base 78. It is Therefore, in the expansion device 72, the support base 78 and the plurality of clamps 80 can be raised and lowered together with the piston rod 82 by operating the plurality of air cylinders.

図13に示されるウエーハ11の複数のデバイス15が形成されている領域と外周領域とを分離する際には、まず、円盤状のエキスパンドテープ27の一面の周辺領域に環状フレーム29を貼りつけ、また、その中央領域にウエーハ11の裏面11bを貼りつける。これにより、ウエーハ11及び支持ウエーハ17が貼り合わせられた貼り合わせウエーハと環状フレーム29とが一体化されたフレームユニットが形成される。 When separating the area where the plurality of devices 15 are formed and the outer peripheral area of the wafer 11 shown in FIG. Also, the rear surface 11b of the wafer 11 is attached to the central region. Thereby, a frame unit is formed in which the bonded wafer obtained by bonding the wafer 11 and the support wafer 17 and the annular frame 29 are integrated.

次いで、支持台78の上面がドラム74の上端と同一平面上に位置するように複数のエアシリンダを動作させる。次いで、エキスパンドテープ27を介して環状フレーム29を支持台78に載置する。すなわち、支持ウエーハ17が上を向くようにフレームユニットが支持台78に載置される。 Next, a plurality of air cylinders are operated so that the upper surface of the support table 78 is positioned flush with the upper end of the drum 74 . Next, the annular frame 29 is placed on the support table 78 with the expanding tape 27 interposed therebetween. That is, the frame unit is placed on the support stand 78 so that the support wafer 17 faces upward.

次いで、環状フレーム29を複数のクランプ80によって固定する(図14(A)参照)。次いで、複数のクランプ80によって固定された環状フレーム29を下降させるように複数のエアシリンダを動作させる。これにより、環状フレーム29が下降した分だけ、ウエーハ11の径方向に沿って、エキスパンドテープ27の中央領域が拡張される。 Next, the annular frame 29 is fixed by a plurality of clamps 80 (see FIG. 14(A)). A plurality of air cylinders are then operated to lower the annular frame 29 fixed by the plurality of clamps 80 . As a result, the central region of the expanding tape 27 is expanded along the radial direction of the wafer 11 by the amount that the annular frame 29 is lowered.

この時、エキスパンドテープ27に貼りつけられているウエーハ11には、ウエーハ11の径方向外側に向かう力が作用する。その結果、第一の剥離層が分離起点となってウエーハ11の複数のデバイス15が形成されている領域と外周領域とが分離される(図14(B)参照)。 At this time, a force directed radially outward of the wafer 11 acts on the wafer 11 attached to the expanding tape 27 . As a result, the region where the plurality of devices 15 are formed and the peripheral region of the wafer 11 are separated from each other with the first separation layer serving as a starting point of separation (see FIG. 14B).

図15(A)及び図15(B)のそれぞれは、図14(B)に示されるウエーハ11の表面11a側と裏面11b側とを分離する様子を模式的に示す一部断面側面図である。このウエーハ11の分離は、図15(A)及び図15(B)に示される分離装置84を用いて行われる。この分離装置84は、図14(B)に示されるウエーハ11を含む貼り合わせウエーハを保持する保持テーブル86を有する。 15A and 15B are partial cross-sectional side views schematically showing how the front surface 11a side and the back surface 11b side of the wafer 11 shown in FIG. 14B are separated. . This separation of the wafer 11 is performed using a separation device 84 shown in FIGS. 15(A) and 15(B). This separating device 84 has a holding table 86 that holds bonded wafers including the wafer 11 shown in FIG. 14(B).

この保持テーブル86は、円状の上面(保持面)を有し、この保持面においてはポーラス板(不図示)が露出している。さらに、このポーラス板は、保持テーブル86の内部に設けられた流路等を介して真空ポンプ等の吸引源(不図示)と連通している。そのため、この吸引源が動作すると、保持テーブル86の保持面近傍の空間に負圧が生じる。 The holding table 86 has a circular upper surface (holding surface), from which a porous plate (not shown) is exposed. Furthermore, this porous plate communicates with a suction source (not shown) such as a vacuum pump through a channel or the like provided inside the holding table 86 . Therefore, when this suction source operates, a negative pressure is generated in the space near the holding surface of the holding table 86 .

また、保持テーブル86の上方には、分離ユニット88が設けられている。この分離ユニット88は、円柱状の支持部材90を有する。この支持部材90の上部には、例えば、ボールねじ式の昇降機構(不図示)が連結されており、この昇降機構を動作させることによって分離ユニット88が昇降する。 A separation unit 88 is provided above the holding table 86 . This separation unit 88 has a cylindrical support member 90 . For example, a ball-screw elevating mechanism (not shown) is connected to the upper portion of the support member 90, and the separating unit 88 is elevated by operating the elevating mechanism.

また、支持部材90の下端部には、円盤状の吸引板92の上部の中央に固定されている。この吸引板92の下面には複数の吸引口が形成されており、複数の吸引口のそれぞれは吸引板92の内部に設けられた流路等を介して真空ポンプ等の吸引源(不図示)に連通している。そのため、この吸引源が動作すると、吸引板92の下面近傍の空間に負圧が生じる。 A disk-shaped suction plate 92 is fixed to the center of the upper portion of the lower end of the support member 90 . A plurality of suction ports are formed on the lower surface of the suction plate 92 , and each of the plurality of suction ports is connected to a suction source (not shown) such as a vacuum pump via a channel or the like provided inside the suction plate 92 . communicates with Therefore, when this suction source operates, a negative pressure is generated in the space near the lower surface of the suction plate 92 .

図14(B)に示されるウエーハ11の表面11a側と裏面11b側とを分離する際には、まず、ウエーハ11を含む貼り合わせウエーハをエキスパンドテープ27から取り外す。次いで、この貼り合わせウエーハの支持ウエーハ17の裏面17bの中心と保持テーブル86の保持面の中心とを一致させるように、貼り合わせウエーハを保持テーブル86に載置する。 When separating the front surface 11a side and the back surface 11b side of the wafer 11 shown in FIG. Next, the bonded wafer is placed on the holding table 86 so that the center of the back surface 17b of the support wafer 17 of this bonded wafer and the center of the holding surface of the holding table 86 are aligned.

次いで、貼り合わせウエーハが保持テーブル86によって保持されるように、この保持面において露出するポーラス板と連通する吸引源を動作させる。次いで、吸引板92の下面をウエーハ11の裏面11bに接触させるように、昇降機構を動作させて分離ユニット88を下降させる。 A suction source communicating with the porous plate exposed at the holding surface is then operated so that the bonded wafer is held by the holding table 86 . Next, the lifting mechanism is operated to lower the separation unit 88 so that the lower surface of the suction plate 92 is brought into contact with the back surface 11b of the wafer 11 .

次いで、ウエーハ11の裏面11b側が吸引板92に形成されている複数の吸引口を介して吸引されるように、複数の吸引口と連通する吸引源を動作させる。次いで、吸引板92を保持テーブル86から離隔させるように、昇降機構を動作させて分離ユニット88を上昇させる(図15(A)参照)。 Next, the suction source communicating with the plurality of suction ports formed in the suction plate 92 is operated so that the back surface 11b side of the wafer 11 is suctioned through the plurality of suction ports. Next, the lifting mechanism is operated to lift the separation unit 88 so as to separate the suction plate 92 from the holding table 86 (see FIG. 15A).

この時、裏面11b側が吸引板92に形成されている複数の吸引口を介して吸引されているウエーハ11には、ウエーハ11の厚さ方向上向きに沿った力が作用する。その結果、第二の剥離層が分離起点となってウエーハ11の表面11a側と裏面11b側とが分離される(図15(B)参照)。 At this time, an upward force along the thickness direction of the wafer 11 acts on the wafer 11 whose rear surface 11b side is sucked through a plurality of suction ports formed in the suction plate 92 . As a result, the front surface 11a side and the rear surface 11b side of the wafer 11 are separated from each other with the second release layer serving as a starting point of separation (see FIG. 15B).

その他、上述した実施形態にかかる構造及び方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。 In addition, the structure, method, and the like according to the above-described embodiments can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention.

11 :ウエーハ(11a:表面、11b:裏面、11c:側面、11d:切り欠き)
13 :ノッチ
15 :デバイス
17 :支持ウエーハ(17a:表面、17b:裏面)
19 :接着剤
21 :改質領域
23 :亀裂
25(25-1,25-2):剥離層
27 :エキスパンドテープ
29 :環状フレーム
2 :レーザー加工装置
4 :基台
6 :水平移動機構
8 :Y軸ガイドレール
10 :Y軸移動プレート
12 :ねじ軸
14 :モータ
16 :X軸ガイドレール
18 :X軸移動プレート
20 :ねじ軸
22 :モータ
24 :テーブル基台
26 :保持テーブル(26a:ポーラス板)
30 :支持構造
32 :鉛直移動機構
34 :Z軸ガイドレール
36 :Z軸移動プレート
38 :モータ
40 :支持具
42 :レーザービーム照射ユニット
44 :レーザー発振器
46 :減衰器
48 :空間光変調器
50 :ミラー
52 :照射ヘッド
54 :ハウジング
56 :撮像ユニット
58 :タッチパネル
60 :分離装置
62 :保持テーブル
64 :分離ユニット
66 :支持部材
68 :把持爪基台
70 :把持爪(70a:立設部、70b:爪部)
72 :拡張装置
74 :ドラム
76 :支持ユニット
78 :支持台
80 :クランプ
82 :ピストンロッド
84 :分離装置
86 :保持テーブル
88 :分離ユニット
90 :支持部材
92 :吸引板
11: Wafer (11a: front surface, 11b: back surface, 11c: side surface, 11d: notch)
13: notch 15: device 17: support wafer (17a: front surface, 17b: back surface)
19: Adhesive 21: Modified region 23: Crack 25 (25-1, 25-2): Release layer 27: Expanding tape 29: Annular frame 2: Laser processing device 4: Base 6: Horizontal movement mechanism 8: Y Axis guide rail 10: Y-axis moving plate 12: Screw shaft 14: Motor 16: X-axis guide rail 18: X-axis moving plate 20: Screw shaft 22: Motor 24: Table base 26: Holding table (26a: porous plate)
30: Support structure 32: Vertical movement mechanism 34: Z-axis guide rail 36: Z-axis movement plate 38: Motor 40: Support 42: Laser beam irradiation unit 44: Laser oscillator 46: Attenuator 48: Spatial light modulator 50: Mirror 52: Irradiation head 54: Housing 56: Imaging unit 58: Touch panel 60: Separating device 62: Holding table 64: Separating unit 66: Supporting member 68: Gripping claw base 70: Grasping claw (70a: standing portion, 70b: claw)
72: Expansion device 74: Drum 76: Support unit 78: Support base 80: Clamp 82: Piston rod 84: Separation device 86: Holding table 88: Separation unit 90: Support member 92: Suction plate

Claims (5)

表面及び裏面のそれぞれに結晶面{100}に含まれる特定の結晶面が露出するように製造され、かつ、該表面側に複数のデバイスが形成されるとともに外周領域が面取りされている単結晶シリコンウエーハに対して、形成される集光点が該単結晶シリコンウエーハの内部に位置付けられ、かつ、単結晶シリコンを透過する波長を有するレーザービームを照射することによって、該単結晶シリコンウエーハの内部に剥離層を形成した後、該剥離層を分離起点として該単結晶シリコンウエーハを分離する単結晶シリコンウエーハの加工方法であって、
該単結晶シリコンウエーハの該表面側を支持ウエーハの表面側に貼り合わせる貼り合わせステップと、
該単結晶シリコンウエーハの該外周領域よりも内側の環状の第一の領域に対して、該単結晶シリコンウエーハの該裏面側から該レーザービームを照射することによって、該単結晶シリコンウエーハの該複数のデバイスが形成されている領域と該外周領域との間の分離起点となる第一の剥離層を形成する第一の剥離層形成ステップと、
該単結晶シリコンウエーハの該外周領域よりも内側の第二の領域に対して、該単結晶シリコンウエーハの該裏面側から該レーザービームを照射することによって、該単結晶シリコンウエーハの該表面側と該裏面側との間の分離起点となる第二の剥離層を形成する第二の剥離層形成ステップと、
該貼り合わせステップ、該第一の剥離層形成ステップ及び該第二の剥離層形成ステップを実施した後、該単結晶シリコンウエーハに外力を付与することによって、該第一の剥離層及び該第二の剥離層を分離起点として該単結晶シリコンウエーハを分離する分離ステップと、を備え、
該第二の剥離層形成ステップにおいては、
該特定の結晶面と平行であり、かつ、結晶方位<100>に含まれる特定の結晶方位に対してなす角が5°以下である第一の方向に沿って該単結晶シリコンウエーハと該集光点とを相対的に移動させながら、該第二の領域に含まれる該第一の方向に沿った直線状の領域に該レーザービームを照射するレーザービーム照射ステップと、
該特定の結晶面と平行であり、かつ、該第一の方向と直交する第二の方向に沿って、該レーザービームの照射によって該集光点が形成される該単結晶シリコンウエーハの内部の位置を移動させる割り出し送りステップと、
を繰り返し実施することによって、該第二の剥離層が形成されることを特徴とするウエーハの加工方法。
Single-crystal silicon manufactured so that specific crystal planes included in the crystal plane {100} are exposed on each of the front and back surfaces, a plurality of devices are formed on the front surface side, and the peripheral region is chamfered By irradiating the wafer with a laser beam having a wavelength that passes through the single crystal silicon, the focal point formed is positioned inside the single crystal silicon wafer. A single crystal silicon wafer processing method for forming a separation layer and then separating the single crystal silicon wafer using the separation layer as a separation starting point, comprising:
a bonding step of bonding the surface side of the single crystal silicon wafer to the surface side of a support wafer;
By irradiating the laser beam from the rear surface side of the single crystal silicon wafer to the annular first region inside the outer peripheral region of the single crystal silicon wafer, the plurality of single crystal silicon wafers are a first release layer forming step of forming a first release layer serving as a separation starting point between the region where the device of is formed and the peripheral region;
By irradiating the laser beam from the back surface side of the single crystal silicon wafer to the second region inside the outer peripheral region of the single crystal silicon wafer, the front surface side of the single crystal silicon wafer and the a second release layer forming step of forming a second release layer that serves as a starting point for separation from the back side;
After performing the bonding step, the first release layer forming step and the second release layer forming step, the first release layer and the second release layer are separated by applying an external force to the single crystal silicon wafer. a separation step of separating the single crystal silicon wafer using the separation layer of
In the second release layer forming step,
The single crystal silicon wafer and the collection along a first direction parallel to the specific crystal plane and forming an angle of 5° or less with respect to the specific crystal orientation included in the crystal orientation <100>. a laser beam irradiation step of irradiating a linear region along the first direction included in the second region with the laser beam while relatively moving the light spot;
inside the single crystal silicon wafer where the focal point is formed by irradiation of the laser beam along a second direction parallel to the specific crystal plane and orthogonal to the first direction an indexing feed step for moving the position;
is repeatedly performed to form the second release layer.
該第一の剥離層形成ステップは、該第二の剥離層形成ステップを実施する前に実施されることを特徴とする請求項1記載のウエーハの加工方法。 2. The method of processing a wafer according to claim 1, wherein said first peeling layer forming step is performed before said second peeling layer forming step is performed. 該第二の領域は、該第一の領域よりも内側に位置することを特徴とする請求項1又は2に記載のウエーハの加工方法。 3. The method of processing a wafer according to claim 1, wherein the second area is located inside the first area. 該第一の剥離層形成ステップにおいては、該単結晶シリコンウエーハの該裏面に至らないように該第一の剥離層が形成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のウエーハの加工方法。 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein in said first separation layer forming step, said first separation layer is formed so as not to reach said back surface of said single crystal silicon wafer. Wafer processing method. 該第一の剥離層形成ステップにおいては、形成される該集光点が該外周領域に近くなるほど該単結晶シリコンウエーハの該表面に近くなるように該レーザービームを照射することによって、第一の底面が該単結晶シリコンウエーハの該表面側に位置し、かつ、該第一の底面よりも直径が短い第二の底面が該単結晶シリコンウエーハの内部に位置する円錐台の側面に沿うような該第二の剥離層が形成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のウエーハの加工方法。 In the first peeling layer forming step, by irradiating the laser beam so that the formed focal point is closer to the surface of the single crystal silicon wafer as it is closer to the peripheral region, the first separation layer is formed. The bottom surface is located on the surface side of the single crystal silicon wafer, and the second bottom surface having a smaller diameter than the first bottom surface is along the side surface of the truncated cone located inside the single crystal silicon wafer. 5. The method of processing a wafer according to claim 1, wherein said second release layer is formed.
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